电压表是用来对电路中的电压进行测量的。根据测量电压的性质可分为直流电压表、交流电压表及交直流两用电压表;根据测量范围又可分为伏特表、毫伏表。
常用的电压表有磁电式、电磁式及电动式三种形式。
电压表测量电压时要并联在电路中。为了使电压表测量时不影响电路的状态,电压表的内阻要尽可能的大,或者说,电压表的内阻与负载阻抗相比要大得多。
测量电压时应根据所测电压的高低选择合适的表型和量程。在对电压表进行选型和量程的选择时,检测电压的量程要大于所测量的最大电压值,且应使指针的示值尽量靠近满度值,一般采用满度值的三分之二到满度值的范围,以减小误差。
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“~”。
具体估读方法如下:
1、量程为3V和3A的电压表和电流表,其最小分度为0.1V和0.1A,读数要估读到最小分度的十分之一。
2、量程为0.6A的电流表,其最小分度为0.02A,读数要估读到最小分度的一半,即不足半格的略去,超过半格的要按半格读出,因此最后读数如果以安培为单位,小数点后面有两位,尾数可能为0、1、2、3?3、量程为15V的电压表,其最小分度为0.5V,读数要估读到最小分度的,因此最后读数以伏特为单位,小数点后面只有一位,尾数为0、12、3、4。
4、根据表的量程及最小分度值,正确读出表的读数,包括估读。
在磁电系测量机构的基础上加装合适的测量线路,就构成磁电系的电流表和电压表。
(1)磁电系电流表的组成:
在磁电系测量机构中,由于可动线圈的导线很细,而且电流还要经过游丝,所以允许通过的电流很小,约几微安到几百微安。要测量较大的电流,必须加接分流电阻。因此,磁电系电流表实际上是由磁电系测量机构与分流电阻并联组成的,如图所示。由于磁电系电流表只能测量直流电流,故又称为直流电流表。
设磁电系测量机构的内阻为Rc,分流电阻为RA,被测电流为IX,根据并联电路的分流公式,流过测量机构的分电流IC应为:
其中的n称为电流量程的扩大倍数。式中说明,要使电流表量程扩大n倍,所并联的分流电阻RA应为测量机构内阻RC的1(n-1)。可见,对于同一测量机构,只要配上不同的分流电阻,就能制成不同量程的电流表。这就是磁电系电流表的扩程依据。
一般情况下,RA比RC小得多,故被测电流IX的绝大部分要经分流电阻分流,实际通过测量机构的电流IC只是IX的很小一部分。同时,当RC与RA数值一定时,IX与IC之比也是一定的。因此,只要将电流表标度尺的刻度放大IX/IC倍,就能用仪表指针的偏转角来直接反映被测电流的数值。
(2)磁电系电压表的组成:
一只内阻为RC满刻度电流为IC的磁电系测量机构,本身就是一只量程为UC=ICRC的直流电压表,只不过它的电压量程很小。如果需要测量更高的电压,就必须扩大其电压量程。根据串联电阻可分压的原理,我们给测量机构串联上分压电阻RV,就可扩展表的量程,如图说是,可见,磁电系直流电压表是有电磁系测量机构与分压电阻串联组成的。
设磁电系测量机构的额定电压为UC=ICRC,串联适当分压电阻RV后,可使电压量程扩大为U, 此时,通过测量机构的电流仍为IC,且IC与被测电压U成正比,所以,可以用仪表指针偏转角的大小来反映被测电压的数值。
根据串联电路的特点:
若令为电压量程扩大倍数,则
式中说明,要使电压表量程扩大m倍,需要串联的分压电阻是测量机构内阻RC的(m-1)倍。