磁电式仪表的优点是刻度均匀，仪表内部耗能小，灵敏度和准确度较高。另外，由于仪表本身的磁场较强，所以抗外界磁场干扰能力较强。这种仪表的缺点是结构复杂，价格较高，过载能力小，且只能用来测量直流。由于磁电式仪表准确度较高，所以经常用作实验室仪表和高精度的直流标准表，通常用来测直流电流、直流电压，也用作万用表的表头。
三、 电磁式仪表
电磁式仪表的测量机构分为吸引型、排斥型两大类，常用排斥型仪表的结构如图3—3所示，下面以排斥型电磁式仪表为例讲述其工作原理。
电磁式仪表主要由固定的圆形线圈、线圈内部的固定铁片、固定在转轴上的可动铁片以及阻尼片等构成。当线圈中通以被测电流时，在线圈周围产生磁场，定铁片和动铁片同时被磁化，这称为同一磁性，即同一端的极性相同。由于同性相斥，可动铁片带动指针偏转，当转动力矩与游丝产生的反作用力矩平衡时，指针就稳定在某一位置上，指示被测值。
可以近似认为作用在仪表可动部
分的转动力矩与被测电流的平方成正比。 图3-3排斥性电磁系仪表结构图 若通入直流电，则仪表的转动力矩为
T?K1'I2 (3—6)
与磁电式仪表相同，旋转弹簧产生的反作用力矩也与指针的偏转角成正比，即
Tf?Kf?
当转动力矩与反力矩平衡时，指针停止偏转，即
??K12I?KI2 (3—7) Kf 若通交流电，仪表内仍然可以产生相互排斥的作用力，因为当电流方向改变时，可动铁片和固定铁片的磁化方向也随之改变，由它们产生的转动力矩的瞬时值仍然与电流瞬时值的平方成正比，又因为转动力矩与电流的平方成正比，所以电流方向改变时，转动力矩的方向不变。习惯上用平均力矩来衡量仪表的偏转，则平均力矩为 T?1TK1i2dt?K1'I2 (3—8) ?T0式中，I为交流电的有效值，K1与K1'均为常数。可以推导得出，仪表的偏转角仍然与电流的平方成正比，只是该电流指的是交流电的有效值。换句话说，电磁式仪表测交流量
时，仪表的指示值为交流量的有效值。
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由于转动力矩与电流的平方成正比，所以电磁式仪表的刻度不均匀。
电磁式仪表的阻尼装置采用的是空气阻尼器。阻尼片固定在转轴上，并且放在一个密闭的小室中，当仪表的转轴转动时，阻尼片随之移动，使阻尼片两侧的空气压力不同而产生一个阻碍可动部分转动的力矩，该力矩就是阻尼力矩，其作用与磁电式仪表的阻尼力矩相同，使得指针迅速稳定。
电磁式仪表的优点是结构简单，价格便宜，过载能力较大，能用来测量直流、正弦和非正弦交流电量，不需辅助设备，可直接测量大电流；缺点是刻度不均匀，准确度和灵敏度不高，耗能较大，由于其本身磁场是由被测电流产生的，所以防电磁干扰能力较差。一般用电磁式仪表来测量交流电压和电流。
四、 电动式仪表
电动式仪表是指可动线圈中的电流与固定线圈中的电流相互作用而工作的仪表，其结构如图3—4所示。
电动式仪表主要由固定线圈和可动线圈组成。固定线圈分两部分绕在框架上，以产生均匀磁场；可动线圈固定在转轴上，轴上还固定有指针、旋转弹簧、空气阻尼片等。和磁电式仪表相同，可动线圈的电流也是从旋转弹簧引入的。
由于固定线圈的电流不需经过旋转弹簧，所以固定线圈的导线可以选用较粗的导线。当固定线圈中通以电流I1时，根据电磁感应原理，将在
线圈周围产生磁场，其磁感应强度B与电流I1成 图3-4 电动系仪表结构图
正比。若可动线圈也通入电流I2，则可动线圈在磁场B中将受到电磁力的作用，根据左手定则可判断出，可动线圈的左右两侧有效边受到的电磁力的方向刚好相反，大小与磁感应强度B和电流I2的乘积成正比。该力矩可以表示为
T?K1I1I2 (3—9)
此力矩将带动转轴和指针一起偏转。同时旋转弹簧将产生反作用力矩，与指针的偏转角成正比，即
Tf?Kf?
当反力矩与转动力矩相等时，指针稳定下来，偏转角为
??K1I1I2?KI1I2 (3—10) Kf7
上式说明，当测直流电时，偏转角与两个线圈所通电流的乘积成正比，依此可以刻
出表盘，但表盘刻度不均匀。
指针的偏转方向取决于两个电流的方向，改变其中任何一个线圈的电流方向即可改变指针的偏转方向。若固定线圈和可动线圈的电流同时改变，则指针的偏转方向不变。因此，电动式仪表既可以测量直流量，也可以用来测量交流量。
对电动式仪表通人正弦交流电i1和i2，与电磁式仪表相似，其转动力矩的瞬时值与两电流的瞬时值乘积成正比，同样，习惯上用平均值衡量被测量，则平均力矩为
1 T?T?T0K1i1i2dt?K1'I1I2cos? (3—11)
式中I1和I2为交流电的有效值；cos?为交流电i1和i2相位差的余弦。 当用电动式仪表测交流电时，其偏转角为
??K1I1I2cos??KI1I2cos? (3—12) Kf 从上式可以看出，测交流电时，偏转角不仅与交流电的有效值有关，还与两屯流的相位差的余弦成正比。因此，可以用电动式仪表来测量交流电功率。 电动式仪表的阻尼装置与电磁式的相同。
电动式仪表的优点是既可以测量交流、直流量，还可以测量非正弦交流量的有效值，由于没有铁心的磁滞和涡流影响，所以准确度比电磁式仪表要高；缺点是刻度不均匀，过载能力差，仪表内部耗能大，由于可动线圈的电流从旋转弹簧引入，所以抗电磁干扰能力较差。电动式仪表一般适用于制作交、直流两用仪表和交流校准表，或用来制作功率表。
第三节 电工测量技术
电工测量是指在直流或低频时用电工仪表或数字仪表对电学量(电压、电流、电功率、电阻、电容等)、磁学量(磁场强度、磁通、磁动势等)以及有些非电量进行测量，其中，各种电学量的测量是电工测量的主要任务。下面介绍一些常用电量的测量技术。
一、 电流的测量
进行电流测量时；通常选用电流表。测量某一支路的电流时，只有被测电流流过电流表，电流表才能指示其结果，因此电流表应串联在被测量电路中，如图3-5所示。考虑到电流表有一定的电阻，串人之后不应该影响电路的测量结果，所以电流表的内阻必须远小于电路的负载电阻。
图3-5 电流测量电路 图3-6 带分流器的电流测量电路
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测量直流电流一般用磁电式电流表．磁电式电流表的测量机构只能通过几十微安到几十毫安的电流，要测量较大的电流时，应该在测量机构上并联一个低值电阻以进行分流，如图3—6所示。这样仪表所测的电流是被测电流的一部分，但它们之间有如下关系：
I0?I则可得出分流电阻
RA?RA
RA?R0R0I?1I0 (3—13)
可以看出，想要扩大的仪表量程越大，分流电阻的值应越小。多量程的电流表内部具有多个分流电阻，一个分流电阻对应一个量程。
例3—2 一磁电式电流表，其满量程为10ｍＡ，内阻10?。现要将其量程改为1Ａ，问应并联多大的分流电阻? 解 应并联的电阻为 RA?R0I?1I0?10?0.1? 110?10?3 测量交流电流一般用电磁式电流表，进行精密测量时用电动式电流表。由于所测的是交流电流，所以其测量机构既有电阻又有电感，要想扩大量程就不能单纯地并联分流电阻，而应将固定线圈绕组分成几段，采用线圈串联、并联及混联的方法来实现多个量程。
当被测电流很大时，可利用电流互感器来扩大量程。
二、 电压的测量
测量某一段电路的电压时，应将电压表并联在被测电压的两端，电压表的端电压才等于被测电压，如图3—7所示。电压表并人电路必然会分掉原来支路的电流，影响电路的测量结果，为了尽量减小测量误差，不影响电路的正常工作状态，电压表的内阻应远大干被测支路的电阻。但电压表的测量机构本身电阻不大，所以在电压表的测量机构中都串联一个阻值很大的电阻。
图3-7电压测量电路 图3-8 带倍压器的电压测量电路 直流电压的测量一般使用磁电式电压表。要扩大仪表的量程，应该在测量机构中串
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联分压电阻，此分压电阻称为倍压器，如图3—8所示。此时，测量机构上所测电压为被测电压的一部分，即
U0?U 由上式可得分压电阻
RV?R0(R0
RV?R0U?1) (3—14) U0 可以看出，电压表要扩大的量程越大，所串联的倍压器的阻值应越大。多量程的电压表内部具有多个分压电阻，不同的量程串接不同的分压电阻。 例3—3 一磁电式电压表，量程为50 V，内阻2000?。现想将其量程改为200V， 问应串联多大的电阻?
解 应串联的电阻为 RV?R0(U200?1)?2000(?1)?6000? U050 测量交流电压时，一般采用电磁式电压表，精密测量则采用电动式电压表。要想扩
大交流电压表的量程，可以采用线圈串、并联的方法来实现，也可以在电磁式电压表内部串联倍压器来实现。测量600 V以上的电压时，应该使用电压互感器先把电压降低再来配合测量。
三、 电功率的测量
前面讲过，电动式仪表的偏转角不仅与两线圈电流的有效值有关，而且与它们的相位差的余弦有关，所以通常用电动式仪表来测量电功率。
测量功率时，电动式仪表可动线圈的电流从旋转弹簧流人，因为线圈的导线较细，所通过的电流较小，所以用可动线圈作为电压线圈(即可动线圈)串联倍压器后，与测量电路并联以测量负载电压。固定线圈的电流可直接流人线圈，因为线圈的导线较粗，可以通过较大电流，所以可作为电流线圈(即固定线
圈)与被测电路串联以测量电流，功 图3-9 功率表的结构示意图
率表的结构示意如图3—9所示。 （a）结构示意图 (b)图形符号
1．直流电功率的测量
直流电功率可以用电压表和电流表间接测量求得，也可以用功率表来直接测量。直
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