2.1 电流和电压的测量电路

2.1.1 电流测量电路

电流测量有两种方法：直接测量法和间接测量法。低电压、小电流电路适合用直接测量法测量电流，高电压、大电流电路适合用间接测量法测量电流。

1. 电流直接测量电路

在直接测量电流时，需要将电流表直接串联在电路中，测量直流电流要选择直流电流表，测量交流电流则要选择交流电流表。直流电流表和交流电流表如图2-1所示，直流电流和交流电流直接测量电路如图2-2所示。测量直流电流时，要注意直流电流表的极性。

如果不需要长时间随时监视电路的电流大小，也可以使用万用表的电流档来直接测量电路中的电流值。

2. 电流间接测量电路

间接测量电流法适合测量高电压、大电流交流电路中的电流。在间接测量电流时，要用到电流互感器。

（1）电流互感器

电流互感器是一种能增大或减小交流电流的器件，其外形与工作原理说明如图2-3所示。

从图2-3b中可以看出，电流互感器的一次绕组串接在一根电源线上。当有电流流过一次绕组时，绕组产生磁场，磁场通过铁心穿过二次绕组，二次绕组两端有电压产生，与绕组连接的电流表有电流流过。对于穿心式电流互感器，直接将穿心（孔）而过的电源线作为一次绕组，二次绕组接电流表。

电流互感器的一次绕组电流I₁与二次绕组电流I₂有如下的关系：

从上面的公式可以看出，绕组流过的电流大小与匝数成反比，即匝数多的绕组流过的电流小，匝数少的绕组流过的电流大，N₂/N₁称为电流比。

（2）电流间接测量电路实例

利用电流互感器与电流表配合，可以间接测量交流电流的大小，但由于电流互感器无法对直流电流进行变流，故不能用电流互感器来间接测量直流电流。

利用电流互感器间接测量一相交流电流的电路如图2-4所示，如果电流互感器的电流比N₂/N₁=6，电流表测得的电流值I₂为8A，那么电路实际电流值I₁=I₂（N₂/N₁）=48A。利用电流互感器测量三相交流电流的电路如图2-5所示。

使用钳形电流表也可以测量被测电路中的交流电流值。钳形电流表测量交流电流如图2-6a所示，测量时只能钳入一根线，仪表的指示值即为被测电路的电流值，如果被测电路的电流值较小，可以将导线绕成两匝，将两匝导线都置入钳口内，如图2-6b所示，再将仪表的指示值除以2，所得值即为被测电路的电流值。

2.1.2 电压测量电路

电压测量也有两种方法：直接测量法和间接测量法。低电压适合用直接测量法测量，高电压适合用间接测量法测量。

1. 电压直接测量电路

在直接测量电压时，需要将电压表直接并接在电路中，测量直流电压要选择直流电压表，测量交流电压则要选择交流电压表。直流电压表和交流电压表如图2-7所示，直流电压和交流电压直接测量电路如图2-8所示，电压表要并接在电路中。利用交流电压表测量三相交流电的线电压和相电压的电路如图2-9a、b所示。图2-9c所示为利用一只交流电压表测量三相电压。

如果不需要长时间监视电路的电压大小，也可以使用万用表的电压档来直接测量电路中的电压值。

2. 电压间接测量电路

间接测量电压法适合测量高电压交流电路中的电压，在间接测量电压时，要用到电压互感器。

（1）电压互感器

电压互感器是一种能将交流电压升高或降低的器件，其外形与结构如图2-10a、b所示，其工作原理说明如图2-10c所示。

从图中可以看出，电压互感器由两组绕组绕在铁心上构成，一组绕组（称作一次绕组，其匝数为N₁）并联在电源线上，另一组绕组（称作二次绕组，其匝数为N₂）接有一个电压表。当电源电压加到一次绕组时，该绕组产生磁场，磁场通过铁心穿过二次绕组，二次绕组两端即产生电压。电压互感器的一次绕组电压U₁与二次绕组电压U₂有如下的关系：

从上面的公式可以看出，电压互感器绕组两端的电压与匝数成正比，即匝数多的绕组两端电压高，匝数少的绕组两端电压低，N₁/N₂称为电压比。

（2）电压间接测量电路实例

利用电压互感器与电压表配合，可以间接测量交流电压的大小，但由于电压互感器无法对直流电压进行变压，故不能用电压互感器来间接测量直流电压。使用电压互感器后，被测高压的实际值=电压表的指示值×电压互感器的电压比。

利用电压互感器间接测量三相交流电的线电压的电路如图2-11所示，如果电压互感器的电压比N₁/N₂=50，电压表测得的电压值U₂为200V，那么电路的实际电压值U₁=U₂（N₂/N₁）=10000V。