电流与电压的测量汇总

可求得：
R4
9 R0 I 0 50
0.018
R3
9 R0 I 0 500
0.0018
R2
9 R0 I 0 5000
0.00018
R1
R0 I 0 5000
0.00002
R0 I 0
(I0
R1
R0 I 0 R2 R3
R4
)R5
10
R0 I 0
(I0
R1
R0 I 0 R2 R3
R4
)( R5
0.12Ω
外附分流器，参数为额定电流和额定电压。 额定电压表示与分流器配套的电流表测量范围上限与内阻的 乘积。
例 原来量程为1A，内阻为0.1Ω的电流表，如果要扩程到
100A，就要选用额定电压为100mV，额定电流为100A 的分流器。
2. 磁电系电压表
电流表 改成电 压表
电压表与分 压器的连接
稳定后动圈 的转角
曲线1：欠阻尼状态；曲线2：过阻尼状态； 曲线3：临界阻尼状态
磁 电 系 测 量 机 构 磁 电 系 电 流 表 内 部
二、磁电系测量机构的读数方程
1、磁电系测量机构的作用力矩
1）通入直流电流时的作用力矩
A 1 I 2L I
2
r da
M dA I d
d d
L
d BNdS BN 2rd l
频率大于可动部分的固有振动频率，指针偏 转角指示直流分量。
测量交流有效值时，要配上整流装置构成整 流系仪表。
五、测量机构（表头）参数
满偏电流（上量限） I 0
一般为微安或毫安级。
表头内阻（可动线圈和游丝的直流电阻）R0
几十~几百欧姆。 注意：不能用万用表欧姆档测量。因欧姆 表测量时，要给待测电阻通入电流。若超 过表头的满偏电流，会损坏表头。
因为表头满偏电流远小于扩量程后的电流表测量范围上限，
所以，把上面方程式中等号左侧的 I忽0 略，可得
5(R1 R2 R3 R4 ) R0I0
50(R1 R2 R3) (R0 R4 )I0
500(R1 R2 ) (R0 R4 R3)I0
5000R1 (R0 R4 R3 R2 )I0
3.整流系测量机构
（教材：P.53 第七节 万用电表 交流电压测量电路）
整流系测量机构的构成： 整流电路+磁电系表头，按有效值刻度。
整流电路相当于取电流的绝对值，加磁电系表 头，相当于反映电流的绝对平均值，刻度乘以正弦 量的波形因数，因而读出的是有效值。
波形因数：周期量的有效值与平均值之比，其中 平均值是指周期量的绝对值的平均值。
299.7kΩ
多量程电压表的内阻
电压表内阻指测量机构内阻加上附加电阻值， 所以电压表内阻与量程有关。为了简化表示，
常用
Rs 1 U I0
表示电压表内阻，又称电压灵敏度，单位Ω/V。
在相同的电压量程下，Ω/V数越大的电压表， 内阻越大，消耗功率越小，对被测电路工作状 态影响也最小。
练习1. 某多量限磁电系电流表的分流电路如图所示。已
R6 )
50
R0 I 0
(I0
R1
R0 I 0 R2 R3
R4
)( R5
R6
R7 )
250
R0 I 0
0.1 5 mA
R1 R2 R3 R4 0.02
5 mA 0.4 mA
I0
R0 I 0 R1 R2 R3
R4
5 mA
可求得：
R5 1.98 k R6 8.02 k R7 40 k
三、技术性能
➢灵敏度高。B比较强，灵敏度SI与B成正比。 ➢表头过载能力小，因为游丝和可动线圈的过载能力小。 ➢流过表头的电流小，仪表的功耗也小。 ➢较高的准确度。B比较强，外磁场的影响就相对削弱。 ➢标尺刻度均匀。
四、使用范围
用于测量直流电流或电压。 若通入周期电流：
频率小于可动部分的固有振动频率时，指针 随电流方向的变化左右摆动；
一、电磁系测量机构的结构和工作原理
有吸引型、推斥型和吸引-推斥型三种。 1、吸引型电磁系测量机构
2、排斥型电磁系测量机构
N N SS
NS
N
S
固定铁片和可动铁片展开图
磁化后的铁片同极相斥，推 动转轴转动。电流方向改变 时，转轴偏转方向不变，故 可测交流。
3、吸引-推斥型电磁系测量机构
两组铁心分别位于轴心相 对两侧。
W 1 Li2 2
注意：自感L取决于回路形状、匝数和磁介质。
转动力矩的瞬时值：
Mt
dW
d
1 i2 dL
2 d
转动力矩的平均值： M 1 T 1 i2 dL dt
T 0 2 d
1 dL 1 T i2dt
2 d T 0
1 dL I 2
2 d
表明：电磁系测量机构的转动力矩（作用力矩） 与电流有效值的平方成正比。
偏转角增加时，同极之间 的推斥力逐渐减弱，但相 异极性之间存在吸引力， 而且吸引力逐渐加强。指 针因推斥力和吸引力的共 同作用而构成了转动力矩。
常用于交流广角度仪表， 因为它的转动力矩大， 而且不会因为偏转角增 加而影响转动力矩。
这种结构由于铁心增多， 所以磁滞误差增大。
作用力矩（转动力矩）：
转动力矩是由通入被测电流的线圈对铁片的吸引 力产生的。线圈的磁场能量为：
✓不论仪表放置位置 如何，外磁场对两部 分的作用可互相抵消， 故名无定位结构。
三、电磁系测量机构构成的仪表
1.电磁系电流表
电磁系仪表的磁路大部分以空气为介质，磁 阻大，需要有足够的磁势（安匝数），才能产生 足够的磁感应强度，从而产生足够的转动力矩。
（1）电磁系测量机构可直接作为电流表使用。 将固定线圈与被测电路串联，就能测量电路的 电流。
第二章 电流和电压的测量
重点：
1、磁电系、电磁系、电动系原理。 2、电位差计。 3、电压、电流的测量方法。
第二节 磁电系仪表
磁电系仪表在电工仪表中占有重要地位。 它广泛地应用于直流电流和直流电压的测量。 与整流元件配合，可以用于交流电流与电压的测量。 采用特殊结构时，可制成检流计。
一、磁电系测量机构的结构
因电磁系仪表的测量线圈磁场很弱，故阻尼磁铁 必须用软磁材料屏蔽起来。
二、电磁系测量机构的技术性能
1、使用范围 电磁系仪表既可用于测量直流，也可以用
于测量交流量有效值。
因为可动铁心受力方向与线圈电流方向无 关，线圈电流方向改变时，线圈磁极性和铁心 磁极性同时改变而保持受力方向不变，因而可 以测交流。
以及惯性力矩相平衡，用转角的运动方程表示为：
J d2 P d D M
dt dt
式中 J 为转动惯量, P为阻尼系数, D 为弹簧游丝反作用力矩系数。 该方程表明， 一旦施加驱动力矩， 动圈所处位置角 将增大，
稳定后 值(即平衡点)由方程前两项为零时确定。 即
D M
动圈从静止至稳定过程
根据阻尼大小，可动部分的运动状态可能出现过阻尼、 欠阻尼和临界阻尼等三种形式。
➢直接测量的电压不超过毫伏级。
SI I0
SI
U R0
SUU
➢扩程方法如下：
U R0 R1
U0 R0
I0
m U R1R0 1 R1
U0
R0
R0
+ U0 I0,R0
R1 I0
R1 (m 1)R0 例
+
U
-
有一磁电系测量机构，满偏电流为200μA，可动线 圈内阻为300Ω，要改装成60V量程的电压表，应 接多大的附加电阻？
BNSd
M BNSI
2）通入周期电流时的作用力矩
瞬时力矩： M t BNSi
平均力矩： M 1
T
Tห้องสมุดไป่ตู้
1
0 Mtdt BNS T
T
0 idt BNSIav
2、磁电系测量机构的反作用力矩
M D
3、磁电系测量机构的读数方程
平衡时： M M 即：BNSI D
BNS D
I
SI I
磁电系测量机构与直流电流或任意电流的直流分量成正比。
（2）低量限的电流表，需要较多的匝数。匝数 多会增大线圈的电感和分布电容，引起较大的频 率误差。因而低量限只能做到毫安级。
（3）高量限的电流表，可以减少匝数，但要加粗线 径，以防发热。在通过较大电流时，需考虑以下问题：
2、刻度特性 刻度不均匀。
3、防干扰性能 （1）线圈磁场的工作气隙大，磁场相对比较弱， 受外磁场影响比较明显。 为防止外磁场干扰，常采用的措施： 磁屏蔽。将测量机构装在导磁 良好的屏蔽罩内。
双层屏蔽
无定位结构。
✓测量机构分成两部分 且反向串联。当线圈通 电时，两线圈产生的磁 场方向相反，但作用力 矩相加。
六、磁电系测量机构构成的仪表
1. 磁电系电流表 ➢直接测量的电流只能是微安或毫安级。 ➢扩量程方法如下：
教材：P.50，第七节 万用电表，直流电流测量电路。
I 0 R0
I
R0 R1 R0 R1
n I R1R0
I0
R1
R1
R0 n 1
例
I0,R0
I0
I
R1
有一磁电系测量机构，满偏电流为200μA，可动线 圈内阻为300Ω，求若要把，满刻度电流扩大到 0.5A，应并联多大分流器电阻？
磁电系测量机构的结构（外磁式） ➢固定部分：
永久磁铁、极掌、固定在支架上的圆柱形铁芯。 ➢可动部分：
绕在铝框架上的可动线圈、线圈两端的两个半轴、 与转轴相连的指针、平衡锤、游丝。
可动线圈通电后，与永久磁铁的磁场相互作用形 成作用力矩（也称转动力矩），使可动线圈偏转。
反作用力矩由游丝产生。游丝一般用两个，而且 盘绕的方向相反，每个游丝都是一端与可动线圈相 连，另一端固定在支架上。