电流表的测量原理

磁电式电流表构造及原理

一．构造（如图1）

图1 图2

（1）基本构件罗列：蹄形磁铁

极靴（极掌）

圆柱形铁芯

矩形铝框

转轴

两片游丝（螺旋弹簧）

指针

平衡重

调零装置

（2）构件介绍

A.蹄形磁铁：蹄形磁铁两极产生的磁场为电流表内部磁场的来源

B.极靴:极靴也作极掌，金属材质，为蹄形磁铁的延伸。蹄形磁铁两极的内侧为平直的，造成两极间同一水平面的不同位置的磁感应强度不同，那之后放置其间的线圈偏转时所受的磁场力不仅与通入电流有关，还会受磁场强度的影响，这违背了我们的初衷。而我们的初衷是什么呢？从线圈的偏转情况来判断通入的电流大小，也就是说，我们需要的是只有电流影响线圈偏转，不能让磁感应强度也影响线圈偏转，否则对于通入的电流大小判断就会不准确。那如何才能消除磁感应强度不同造成的对线圈偏转的影响呢？首先肯定是要保证线圈在偏转过程中磁感应强度大小处处相等，显而易见，线圈是矩形状的，旋转便会勾勒出圆柱的形状，也就是要保证圆周上的各点磁感应强度大小相同。而极靴的内侧面为弧形，产生的磁感线如圆的半径（如图2），就能保证在一个圆周上的不同位置磁感应强度相同。

C.圆柱形铁芯：它的存在与磁场息息相关。它利用了磁化原理，充当蹄形磁铁产生的磁场的圆心，使磁场线真正能同圆的半径。

D.矩形铝框:从两个角度来理解此器件。第一，它是一个矩形框，为导线成型于线圈提供支架。第二，为什么是铝制？铝作为一种金属，其表面能形成涡流。那形成涡流有什么用？当电流表不通电时，如果电流表晃动，其指针也会晃动，晃动就存在磨损，要减小晃动，就采用铝框（框有宽度，而线圈的每一根导线不考虑宽度）在蹄形磁铁磁场转动时，通过任选的区域的磁通量会改变，会形成涡流，而涡流所受的磁场力会阻碍铝框继续转动，这也是电磁阻尼的一种。

用心 爱心 专心 1 判断电流表、电压表的测量对象及电路的连接方式专题

技能一、判断电路中的电表是电流表或电压表的一种方法

下列各图中，电路连接没有错误，电表均有正常示数，请判定甲、乙各是电流表还是电压表

分析：我们知道，在正常使用情况下，电流表是串联在电路中，而电压表是并联在电路中的，若将电流表所在处换成一段导线，则原电路肯定不会出现短路；但若将电压表所在处换成一段空导线，则原电路必出现短路，因此，欲判定哪个电表，只要将该表所在处换成空导线，暂时用纸遮盖住其余表所在支路，通过看删减后的电路是否出现短路，便可使问题迎刃而解。

其遵循的规律是：删减后，能使电路出现短路的，则所要判定的那个电表便是电压表；不能使电路出现短路的，则所要判定的那个电表是电流表。

下面我们用上述方法判定图1所示电路中的电表，先判定甲表。将原电路删减为图1（a）所示（实际上，不必重新画图，只要将乙表所在支路遮盖住，把甲表的圆圈换成空导线即可。下同）。由图可知，此时R1与R2并联，电路没有出现短路，因此甲表是电流表；再判定乙表，将原电路删减为图1（b）所示，由图可以看出，R2被其下方导线短路，因此乙表是电压表。

教学实践表明，运用此种方法判定电表，所依据的的原理简单易懂，操作简便、快速。本文篇首中另外两图中的电表各为何表？请同学们按照上述方法自己判定。

（答案：图2中甲为电流表，乙为电压表；图3中甲为电压表，乙为电流表）

技能二、含有电表时判断用电器的连接方式的技巧：通常是把电压表先看成开路，可以从电路中先去掉；把电流表看作是一根导线。同时也把被短路的用电器去掉。

技能三、判断电压表的测量对象时，通常可以用“移线法”，即移动电压表的两个接线柱，观察它最终是并在哪个用电器两端，那么测的就是那个用电器两端的电压。但移线的条件是：只有是导线或相当于导线（如电流表、闭合的开关）的才能够移动，而用电器、电压表、电源、电阻等就不能够移动。

电流表的工作原理

电流表是一种用来测量电流大小的仪器，它通过一定的工作原理来实现对电流的准确测量。电流表的工作原理主要包括磁效应原理和电热效应原理。

首先，我们来看磁效应原理。当电流通过导体时，会在周围产生磁场。根据安培定律，电流在导体周围产生的磁场的大小与电流的大小成正比。电流表利用这一原理，通过将电流通过导线产生的磁场与已知磁场相互作用，从而使得指针或数字显示的方法发生变化，从而测量电流的大小。

其次，电流表还可以利用电热效应原理来工作。电流通过导线时会产生热量，根据焦耳定律，电流通过导线产生的热量与电流的大小成正比。电流表利用这一原理，通过测量电流通过导线产生的热量来间接测量电流的大小。

在实际使用中，电流表通常会与电流互感器结合使用，以扩大测量范围。电流互感器是一种利用电磁感应原理来测量电流的装置，它可以将高电流转换为低电流，从而使得电流表可以测量更大范围的电流。

除了磁效应原理和电热效应原理，电流表还可以利用霍尔效应、热释电效应等原理来工作。不同的电流表可能采用不同的工作原理，但它们的基本原理都是通过测量电流产生的物理效应来实现对电流大小的测量。

总的来说，电流表的工作原理是多种多样的，但它们都是通过测量电流产生的物理效应来实现对电流大小的准确测量。在实际使用中，我们需要根据需要选择合适的电流表，并正确使用它们来进行电流测量，以确保测量结果的准确性和可靠性。

钳形电流表示值误差测量不确定度评定

一、 概述

1、测量依据：JJF 1075-2001《钳形电流表校准规范》；

2、测量标准：钳形电表检验器，型号：MGX-C，量程（5-1000）A，最大允许示值误差为±1%；

3、被测对象：MG28型钳流电表 （仅评定交流部分）量程：(2.5-100)A，准确度等级：5级；

4、测量过程：采用本标准装置测量5级钳流电表,将被测钳流电表与本标准装置连接好,标准装置量程选择交流50A档,调整标准装置调节旋钮,使被测表指针对准某分度线,标准装置的标准表指示的数值,即为被测表电流的实测值.

二、数学模型

△I = I - IN

式中：△I—— 被测电流表示值误差；

I—— 被测电流表示值；

IN—— 标准钳形电表检验器的交流电流读数。

三、输入量的标准不确定度评定

1、输入量I的不确定度主要是被测交流直流电流表的测量不确定度，可以通过连续测量得到测量列。

取一台5级MG28交流钳形电流表，选择50A 量程，当频率为50HZ时，对该表指针指向50A分度线拭目以待交流电流连续测量 10次，测量数据如下：51.5

51.5，51.5，52.0，52.0，51.5，52.0，52.0，52.0，52.0，52.0。

AAinIni8.5111

单次实验标准差

s=AnIIi26.01/ n1i2

再任意选取3台同类型同级别钳流电表，每台选择交流电流50A量程，在频率为50Hz时，对被检表指针指向50A 分度线的交流电流值各在重复性条件下连续测量10次，共得4组测量列，每组测量列分别按上述方法计算得到单次实验标准差如表所示：

4组实验标准差计算结果 （表一）

实验标准差sj s1

0.26A

s2 0.39A