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电流表对被测电路的影响

就像电压表一样,电流表往往会影响它们所连接电路中的电流量。但是,与理想电压表不同的是,理想电流表的内阻为零,从而在电流流过时尽可能降低电压。

请注意,此理想电阻值与电压表的电阻值完全相反。对于电压表,我们希望从被测电路中吸取尽可能少的电流。对于电流表,我们希望在传导电流时尽可能降低电压。

下面是电流表对电路影响的一个极端例子:

电流表与该电路断开连接时,通过 3 Ω 电阻器的电流为 666.7 mA,通过 1.5 Ω 电阻器的电流为 1.33 安培。如果电流表的内阻为1/2Ω,将其插入该电路的某一支路,其电阻会严重影响测得的支路电流:

有效地将左支路电阻从 3 Ω 增加到 3.5 Ω 后,电流表读数将是 571.43 mA 而不是 666.7 mA。将同一个电流表放在右支路会更大程度地影响电流:

现在正确的支路电流是 1 安培而不是 1.333 安培,这是由于在电流路径中加入安培计会增加电阻。

当使用与被测电路串联的标准电流表时,重新设计电表以降低输入(引线到引线)电阻可能不切实际或不可能。但是,如果我们要根据电压降选择一个分流电阻值放置在电路中进行电流测量,并且我们可以选择多种电阻,那么最好为应用选择最低的实际电阻.任何不必要的电阻和分流器都可能通过在电流路径中增加过多的电阻而对电路产生不利影响。

减少电流测量设备对电路的影响的一种巧妙方法是将电路导线用作电流表运动本身的一部分。所有载流导线都会产生磁场,磁场的强度与电流的强度成正比。通过构建一种测量磁场强度的仪器,可以生产出非接触式电流表。这种仪表能够测量通过导体的电流,甚至无需与电路进行物理接触,更不用说断开连续性或插入额外的电阻。

钳形电流表

这种设计的电流表被称为“夹式 ”仪表,因为它们有“钳口”,可以打开然后固定在电路线周围。钳形电流表可以快速安全地测量电流,尤其是在大功率工业电路上。由于被测电路没有通过钳形表插入附加电阻,因此在进行电流测量时不会产生误差。

钳形电流表的实际运动机制与铁片式仪表非常相似,只是没有内部线圈来产生磁场。更现代的钳形电流表设计使用一种称为霍尔效应传感器的小型磁场检测器装置 准确测定场强。

一些钳式仪表包含电子放大器电路,以产生与钳口之间电线中的电流成正比的小电压,该小电压连接到电压表以方便技术人员读取。因此,钳形单元可以作为电压表的附属设备,用于电流测量。

磁场感应电流表

下图显示了一种精度不如钳式的磁场感应电流表:

该电流表的工作原理与夹式电表相同:围绕载流导体的圆形磁场使电表指针偏转,在刻度上产生指示。请注意这个特定仪表上有两个电流刻度:+/- 75 安培和 +/- 400 安培。

这两个测量刻度对应于仪表背面的两组凹口。根据载流导体放置在哪组凹槽中,给定强度的磁场将对针产生不同的影响。实际上,导体相对于运动的两个不同位置在电流表的直连式中充当两个不同量程的电阻器。

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