一 引言
在之前的几篇文章中，我们分别探讨了由“南京天宇电子仪表厂”生产的“MF47D型指针式万用表”(如图1所示)所具备的特殊功能，包括作为标准电阻箱、进行电容容量测试以及音频电平测试等。本文将继续深入探讨该万用表的另一项独特功能：电池电压的精确测量。
通常情况下，测量电池电压时，我们会选择万用表的直流电压档位，例如5V或10V档进行直接测量。然而，为什么这款万用表还会特别增加一个专门用于测量电池的量程档位——“BATT”档（如图2所示）呢？这背后有着其独特的实用价值。
图1
二 电池的基本知识
电池（英文为Battery）是一种能够储存电解质溶液和金属电极，从而产生电流的容器，或者是一种将化学能转化为电能的电子元件。它具有正负极之分，本质上是一种直流电源。随着科技的不断进步，电池已经发展成为各种小型电子设备中不可或缺的能量来源，如太阳能电池等。电池的主要性能参数包括电动势、容量以及内阻等。使用电池作为能量来源，可以获得相对稳定的电压和电流，长时间稳定地为用电器供电，同时在外界影响较小的情况下提供稳定的电流。电池结构简单、便携性强，部分可充电电池的充放电操作简便易行，不受外界气候和温度等因素的影响，性能稳定可靠，在现代社会生活的各个领域发挥着重要作用，成为我们日常生活中必不可少的电子配件或装置。
常见的电池按照材料可分为干电池、蓄电池等；按照形状可分为叠层电池、纽扣电池、方形电池和圆形电池等；按照编号还可分为1号、2号、5号、7号电池等（见图2所示）。
然而，对于电池的使用者来说，上述这些技术参数并非他们最关心的问题。
图2
电池使用者最关心的通常是电池的使用寿命和性价比。具备一定电子技术知识的使用者，在条件允许的情况下，经常会测量电池的电压值。
使用普通的直流电压档位测量电池电压，确实可以得到电池的电压值，但这个值并不一定代表电池在正常使用状态下的实际电压。这是因为普通测量直流电压档位具有较高的内阻，因此测量得到的电池电压值实际上是一个近似开路电压，即接近于电池的原始电动势，例如1.5V等，这实际上是没有带负载时的电压值。对于质量良好且全新的电池来说，这种测量方法没有问题，因为其电压值与带载电压值基本一致。然而，我们通常需要检测的电池大多是已经使用了一段时间、质量存疑或可能是假冒伪劣产品的电池，因此这种普通的检查方法并不适用。这就是为什么需要专门用于测量电池的检测档位（见图3所示）。
图3
三 电池的测量原理
如图3所示，BATT代表待测电池，1.2–3.6V代表待测电池的测量范围。“需要注意的是，3.6V实际上应该是3.7V，这一点可以通过测量刻度线上的标注进行验证，见图4所示！RL=12Ω代表加在待测电池两端的负载电阻值。
图4
通常情况下，测量电池电压的电路原理如图5所示。
图5
在图5所示的电池测量电路中：E代表电池的电动势，r代表电池的内电阻，V代表电压表的测量值，即万用表的直流电压测量档的测量值，Rv代表电压表的内电阻，也可以视为电池的负载电阻。这里具体指的是电池测量档两端的12Ω电阻器，I代表电池电动势在回路中形成的电流。根据这张电路图以及相应的欧姆定律，可以得到一系列的数学关系式如下：
式中：E – 待测电池的电动势，V – 电压表内阻两端的电压，Vr – 待测电池内阻两端的电压，I – 测量回路中的电流，r – 待测电池的内电阻，Rv – 电压表的内电阻。
由①式得：
又知：
所以，由⑤式可知，在电流I值一定的情况下，Rv越大，Vr就越大。因此，电压表测得的电压就越小。
由上述公式可以得出：当电池接有负载后，将形成电动势，即等于电池内电阻和电压表内电阻上的电压降的总和。
图6
例如：使用本文介绍的这款“MF47D型指针式万用表”的测量直流电压2.5V档‘见图6’，以及测量电池档‘见图3’。分别对同一只普通1.5V干电池进行电压值测量，看看他们的测试结果。
由图6、图3和图5所示，2.5V档的内电阻，即Rv为50kΩ；电池测量档的内阻也为12Ω。为了方便计算出测量结果，假设待测电池的内阻为1Ω。
一，由式②得出：
将上述用测量电压档的有关数据代入得：
——1Ω相对于50kΩ可以忽略不计。
这时电压表上的测量值，基本等于电池的电动势。50kΩ×0.03mA=1.5V，即电池的电压值，1.5V。
二，再将上述用测量电池档的有关数据代入式⑥中得：
这时万用表测量电池档上的电压指示值就是：V，这就不是待测电池的1.5V的电压啦。
四 结论
至此，如果待测电池的内电阻越大，用电器的负载电阻越小，那么电池在供给负载时的工作电压下降就越严重！
各位读者朋友，到这里应该明白为什么在测量电池电压时，需要这个特殊的专门电池测试档了吧！让我们充分熟悉和利用好这个特殊测试功能！
最后，在此要感谢今日头条的《广播情怀》小组，为我们颁发的奖品“南京MF47D型指针式万用表”。