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電壓表
 

電壓表是測量電壓的一種儀器,常用電壓表——伏特表的符號為「V」。傳統的指針式電壓表包括一個靈敏電流計,在靈敏電流計裡面有一個永磁體,在電流計的兩個接線柱之間串聯一個由導線構成的線圈,線圈放置在永磁體的磁場中,並通過傳動裝置與表的指針相連。

大部分電壓表都分為兩個量程。電壓表有三個接線柱,一個負接線柱,兩個正接線柱,電壓表的正極與電路的正極連接,負極與電路的負極連接。[1]

中文名稱:電壓表

外文名稱: voltmeter

學科分類:物理學 電學

作用:測量電路電壓

原理:電流的磁效應

概述

電壓表是測量電壓的一種儀器,常用電壓表--伏特表的符號為"V"。有直流電壓表和交流電壓表。

傳統的指針式電壓表包括一個靈敏電流計,在靈敏電流計裡面有一個永磁體,在電流計的兩個接線柱之間串聯一個由導線構成的線圈,線圈放置在永磁體的磁場中,並通過傳動裝置與表的指針相連。大部分電壓表都分為兩個量程。電壓表有三個接線柱,一個負接線柱,兩個正接線柱,電壓表的正極與電路的正極連接,負極與電路的負極連接。

電壓表分為直流電壓表和交流電壓表,直流電壓表的符號要在V下加一個「_」,交流電壓表的符號要再V下加一個波浪線「~」。[2]

基本結構

1、電壓表是個大的電阻器,理想的認為是斷路。在並聯電路中並聯了電壓表(跟別的用電器並聯)和用電器,如果在幹路中沒有其他的用電器,可以認為測量電源電壓(因為並聯電路上的用電器全部享用了電源的電壓);如果幹路中還連接其他的用電器,那這個用電器就分享了部分電源電壓,那電壓表測的只能是部分電壓(連接在哪個用電器就是哪個用電器的電壓)。

2、要知道在電壓表內,有一個磁鐵和一個導線線圈,通過電流後,會使線圈產生磁場,這樣線圈通電後在磁鐵的作用下會旋轉,這就是電流表、電壓表的表頭部分。

3、這個表頭所能通過的電流很小,兩端所能承受的電壓也很小(肯定遠小於1V,可能只有零點零幾伏甚至更小),為了能測量實際電路中的電壓,需要給這個電壓表串聯一個比較大的電阻,做成電壓表。這樣,即使兩端加上比較大的電壓,可是大部分電壓都作用在加的那個大電阻上了,表頭上的電壓就會很小了。

電壓表是一種內部電阻很大的儀器,一般應該大於幾千歐。表頭是跟據通電導體在磁場中受磁場力的作用而製成的。表內部有一永磁體,在極間產生磁場,在磁場中有一個線圈,線圈兩端各有一個遊絲彈簧,彈簧各連接表的一個接線柱,在彈簧與線圈間由一個轉軸連接,在轉軸相對於電流表的前端,有一個指針。當有電流通過時,電流沿彈簧、轉軸通過磁場,電流切磁感線,所以受磁場力的作用,使線圈發生偏轉,帶動轉軸、指針偏轉。由於磁場力的大小隨電流增大而增大,所以就可以通過指針的偏轉程度來觀察電流的大小。[3]

工作原理

傳統的指針式電壓表和電流表都是根據一個原理就是電流的磁效應。電流越大,所產生的磁力越大,表現出的就是電壓表上的指針的擺幅越大,電壓表內有一個磁鐵和一個導線線圈,通過電流後,會使線圈產生磁場,線圈通電後在磁鐵的作用下會發生偏轉,這就是電流表、電壓表的表頭部分。

由於電壓表要與被測電阻並聯,所以如果直接用靈敏電流計當電壓表用,表中的電流過大,會燒壞電錶,這時需要在電壓表的內部電路中串聯一個很大的電阻,這樣改造後,當電壓表再並聯在電路中時,由於電阻的作用,加在電錶兩端的電壓絕大部分都被這個串聯的電阻分擔了,所以通過電錶的電流實際上很小,所以就可以正常使用了。

測量方法

1、觀察電壓表的指針是否在零線上,若不在零線上,可用螺絲刀調節錶盤下的調節螺母,使指針指在零線上。

2、估計被測電壓的大小,選擇合適量程的電壓表,所測電壓值約等於量程的70%時,測量效果最好,如果估計不出被測電壓的值的大小,可從最大量程試起。

3、選好量程後,把電壓表並聯在所測電壓路的兩端,讓電流從「+」線接線柱流入,從「-」接線柱流出,如果把電壓表的「+」、「-」接線柱接反了,電壓表的指針將向相反方向擺動,這樣不但不能測出電壓的大小,還有可能打壞電壓表的指針。

4、把直流電壓表正確接入電路中,不要急於閉合開關進行測量,應用開關的動觸頭去試觸開關的靜觸頭,同時觀察電壓表的指針。

如果電壓表指針不動,說明電路中有開路處,應檢查一遍電路的連接情況,尤其是接線柱處是否接觸良好。

如果電壓表指針反向偏轉,說明電壓表的「+」、「-」接線柱接反了,應重接一遍。

如果電壓表指指針偏轉過大,超過了所選量程的最大值,說明所選量程小,應換一個較大的量程。

如果電壓表指針偏轉過小,甚至都不到一個小格,說明所選量程大,應換一個較小的量程。

應等電壓表指針穩定後再去讀數,讀數時應讓視線通過指針跟刻度盤垂直,現在有些電壓表改用液晶顯示,給讀數帶來了較大的方便。

電壓表可以直接接在電源兩極上測電源的電壓,電源在工作時,給電路兩端提供一定的電壓值,隨着使用時間延長,提供的電壓值會有所減小。因此,常把電壓表直接接在電源兩極上測出電源提供的電壓值。

5、如果是交流電壓表,則不必區分正負極,只選擇量程即可。[4]

分類

1、直流類型

主要採用磁電系電錶和靜電系電錶的測量機構。磁電系電壓表由小量程的磁電系電流表與串聯電阻器(又稱分壓器)組成,最低量程為十幾毫伏。為了擴大電壓表量程,可以增大分壓器的電阻值。例如用50微安的電流表形成250伏的電壓表時,要使分壓器與測量機構的總電阻值為250/[50×10^(-6)]=5×10^6歐=5兆歐,這相當於電壓表的內阻為20千歐/伏。為了避免電壓表的接入過多影響原工作狀態,要求電壓表有較高的內阻。用幾個電阻組成的分壓器和測量機構串聯,可形成多量程電壓表。靜電系電壓表的最低量程為幾十伏,擴大量程是靠改變電錶內部結構和極間距離來達到。此外,電磁系電錶的測量機構在理論上也可用於測量直流電壓

2、交流類型

主要採用整流式電錶、電磁系電錶、電動系電錶和靜電系電錶的測量機構。除靜電系電壓表外,其他系電壓表都是用小量程電流表與分壓器串聯而成。也可用幾個電阻組成的分壓器與測量機構串聯而形成多量程電壓表。這些系的交流電壓表難於製成低量程的,最低量程在幾伏到幾十伏之間,而最高量程則約為1~2千伏。

3、數顯類型

數顯電壓表是用模/數轉換器將測量電壓值轉換成數字形式並以數字形式表示的儀表適合環境溫度0~50℃濕度85%以下使用,在因磁場或高頻儀器,高壓火花,閃電等原因引起電壓異常時,在外部請使用電源線濾波器或非線性電阻等干擾吸收電路。[5]

相關視頻

1、電壓表的使用

2、磁電式電壓表的內部構造其實很簡單

參考來源

  1. 如何判斷電壓表的測量對象,電子發燒友網,2018-02-08
  2. 電壓表的功能是什麼?,搜狐網,2017-04-12
  3. 電壓表接線圖與測量範圍,賢集網,2018-06-15
  4. 直流電壓表電壓測量的方法介紹,電子發燒友網,2020-02-22
  5. 電壓表接線圖與測量範圍,賢集網,2018-06-15