2020年03月05日 | 电压表测量电压的原理是什么（电压表工作原理）

　　电压表是测量电压的一种仪器。由永磁体、线圈等构成。电压表是个相当大的电阻器，理想的认为是断路。初中阶段实验室常用的电压表量程为0~3V和0~15V。本文主要介绍电压表的工作原理以及电压表的技术参数、结构以及分类等方面的内容，一起来了解一下。

　　电压表技术参数

　　1、频响范围10Hz—10MHz 基本精度±2%

　　2、输入电阻，电容，过载电压1mV—300mV：≥8MΩ≤40pF≤100V300mV—300V≥8MΩ≤20pF≤600V

　　3、直流输出电压-1V（逢10量程）

　　4、一般技术指标

　　5、工作温度，湿度0℃—40℃≤90%RH

　　6、电源要求198V—242VAC475Hz—52.5Hz

　　7、功耗≤6VA

　　8、尺寸（W&TImes;H&TImes;D）240mm&TImes;140mm&TImes;280mm

　　9、重量约2.5kg

　　电压表结构

　　电压表是个大的电阻器，理想的认为是断路。在并联电路中并联了电压表（跟别的用电器并联）和用电器，如果在干路中没有其他的用电器，可以认为测量电源电压（因为并联电路上的用电器全部享用了电源的电压）；如果干路中还连接其他的用电器，那这个用电器就分享了部分电源电压，那电压表测的只能是部分电压（连接在哪个用电器就是哪个用电器的电压）。

　　要知道在电压表内，有一个磁铁和一个导线线圈，通过电流后，会使线圈产生磁场，这样线圈通电后在磁铁的作用下会旋转，这就是电流表、电压表的表头部分。

　　这个表头所能通过的电流很小，两端所能承受的电压也很小（肯定远小于1V，可能只有零点零几伏甚至更小），为了能测量实际电路中的电压，需要给这个电压表串联一个比较大的电阻，做成电压表。这样，即使两端加上比较大的电压，可是大部分电压都作用在加的那个大电阻上了，表头上的电压就会很小了。电压表是一种内部电阻很大的仪器，一般应该大于几千欧。表头是跟据通电导体在磁场中受磁场力的作用而制成的。表内部有一永磁体，在极间产生磁场，在磁场中有一个线圈，线圈两端各有一个游丝弹簧，弹簧各连接表的一个接线柱，在弹簧与线圈间由一个转轴连接，在转轴相对于电流表的前端，有一个指针。当有电流通过时，电流沿弹簧、转轴通过磁场，电流切磁感线，所以受磁场力的作用，使线圈发生偏转，带动转轴、指针偏转。由于磁场力的大小随电流增大而增大，所以就可以通过指针的偏转程度来观察电流的大小。

　　电压表的分类

　　1、直流类型

　　主要采用磁电系电表和静电系电表的测量机构。磁电系电压表由小量程的磁电系电流表与串联电阻器（又称分压器）组成，最低量程为十几毫伏。为了扩大电压表量程，可以增大分压器的电阻值。例如用50微安的电流表形成250伏的电压表时，要使分压器与测量机构的总电阻值为250/［50×10^（-6）］=5×10^6欧=5兆欧，这相当于电压表的内阻为20千欧/伏。为了避免电压表的接入过多影响原工作状态，要求电压表有较高的内阻。用几个电阻组成的分压器和测量机构串联，可形成多量程电压表。静电系电压表的最低量程为几十伏，扩大量程是靠改变电表内部结构和极间距离来达到。此外，电磁系电表的测量机构在理论上也可用于测量直流电压。

　　2、交流类型

　　主要采用整流式电表、电磁系电表、电动系电表和静电系电表的测量机构。除静电系电压表外，其他系电压表都是用小量程电流表与分压器串联而成。也可用几个电阻组成的分压器与测量机构串联而形成多量程电压表。这些系的交流电压表难于制成低量程的，最低量程在几伏到几十伏之间，而最高量程则约为1～2千伏。静电系电压表的最低量程约为30伏，而最高量程则可达很高。电力系统中用的高压电压表是由电压额定量程为 100伏的电磁系电压表，结合适当电压变比的电压互感器组成。由于受测量机构线圈电感的限制，电磁系电压表、电动系电压表的使用频率范围较窄，上限频率低于1～2千赫。电动系略优于电磁系。静电系和热电系电压表的使用频率范围都较宽。整流式电压表的上限使用频率约几千赫，但要注意，仅当交流电压为正弦波形时，整流式电表读数才是正确的。各系电压表的各系电压表的量程，使用频率范围、内阻以及能达到的最高准确级见表。

　　3、数显类型

　　数显电压表是用模/数转换器将测量电压值转换成数字形式并以数字形式表示的仪表适合环境温度0～50℃湿度85%以下使用，在因磁场或高频仪器，高压火花，闪电等原因引起电压异常时，在外部请使用电源线滤波器或非线性电阻等干扰吸收电路。

　　电压表工作原理

　　传统的指针式电压表和电流表都是根据一个原理就是电流的磁效应。电流越大，所产生的磁力越大，表现出的就是电压表上的指针的摆幅越大，电压表内有一个磁铁和一个导线线圈，通过电流后，会使线圈产生磁场，线圈通电后在磁铁的作用下会发生偏转，这就是电流表、电压表的表头部分。

　　由于电压表要与被测电阻并联，所以如果直接用灵敏电流计当电压表用，表中的电流过大，会烧坏电表，这时需要在电压表的内部电路中串联一个很大的电阻，这样改造后，当电压表再并联在电路中时，由于电阻的作用，加在电表两端的电压绝大部分都被这个串联的电阻分担了，所以通过电表的电流实际上很小，所以就可以正常使用了。

　　直流电压表的符号要在V下加一个“_”，交流电压表的符号要再V下加一个波浪线“~”。

　　电压表测量电压的原理

　　由于通电的导体就会有电流流过。当电压表去测量某电源的电压时，同样要吧电压表接到电源的正负接，或者测量某电阻两端电压就接到电阻的两端。这样就要电流流过电压表，电压表的偏转线圈就有电流流过。

　　由于通电导体周围存在磁场。该磁场跟电压表里面的磁体相互作用，就产生偏转。这个电流越大，偏转就越大。也就是说电压越高，偏转越大。这个关系就反映出电压的大小了。

　　电压表的日常维护

　　（1）由于磁电系电流表的过载能力很小，使用时一定要注意连接电路的极性和量限的选择。

　　（2）若在测量中发现指针反向偏转或正向偏转超过标度尺上满刻度线，应立即断电停止测量，待连接正确或重新选择更大量限的电流表后再进行测量。

　　（3）当测量工作完毕后，应先断电源，再从测量电路中取下电流表，将其放置在干燥、通风和阴凉的环境中。对灵敏度、准确度很高的微安表和毫安表，应用导线将正、负端钮连接起来，以保护仪表的测量机构。

　　电压表的使用维护方法与电流表的使用维护方法类同，还应注意以下几点：

　　（1）测量时应将电压表并联接入被测电路。

　　（2）由于电压表与负载是并联的，要求内阻Rv远大于负载电阻RL。

　　（3）测量直流时，先把电压表的“—”瑞钮接入被测电路的低电位端，然后再把“+”端钮接入被测电路的高电位端。

　　（4）对多量限电压表，当需要变换量限时，应将电压表与被测电路断开后，再改变量限。