同一个分压器,接表后读数低了
拿两只各二万欧姆的电阻串起来,接到十伏电源上。两只电阻均分电压,中点原本比回路低端高 。把电压表的两根表笔分别接到中点和回路低端;若这只表的输入电阻为二十万欧姆,按这个理想电阻网络算,读数约为 。
变化来自电表里的电流。表一接上,下方电阻旁边多出一条支路,电源送来的电流便重新分配。电源总电流可以增大,原来那只负载电阻的电流却减小。电表读到的是这份新分配下的电压。
这组数字是自选电阻代入电路定律的教学例子。把分压器里两只电阻都换成更大的值,同一只表就会带来更明显的变化。要判断一次测量是否合适,电表内阻与原电路电阻之间的大小关系很关键。
来源:[1]
指针先要借一点电流
动圈表把一小股电流送进磁场中的线圈。两侧导线受到方向相反的磁力,合起来扭转线圈和同轴指针。弹簧越扭越紧,最后与磁力矩平衡,指针便停在某个角度。磁极做成合适的弧面,能让有效磁场在转动范围内接近径向,也就是沿半径方向,偏转就更容易与电流保持比例。
这股电流再小,也会经过被测电路。电压表用较大的输入电阻来限制它。输入电阻越大,在同一电压下分走的电流就越少;源本身阻力很大时,这一点尤其要紧。
换量程,也换了电流的路径
同一只小线圈可以量不同大小的电压。较高的电压挡,在它前面串入更大的电阻,让线圈仍只流过很小的电流。让指针刚好走到刻度尽头所需的电流固定时,电压量程越高,端口输入电阻也越大。Simpson手册用每伏二万欧姆描述一类动圈表的直流灵敏度,说的就是这种端口关系;它并不是裸线圈电阻。
电流挡则在线圈旁边添一条低电阻支路。大部分电流从分流电阻经过,只留小部分通过线圈。虽然电表整体电阻已经很低,串进原电路后,仍会占去一部分电压。这一整条输入通路上的压降叫负担电压。
另取一个一伏电源和一千欧姆负载,原电流为 。若电流挡插入一百欧姆,电流降到约 ;换成十欧姆的通路,约为 。更灵敏的挡位,可能对这条电路扰动得更多。这里的电阻同样是教学选值。
数字表换了探测器,输入网络仍在
数字表让模拟信号进入模数转换器,再把结果显示成数字,内部不需要用动圈的角度来传递读数。数字电压挡通常能提供很大的输入电阻。Keysight所列的部分直流挡允许选择一千万欧姆或更高的输入电阻,具体数值仍取决于仪器与挡位。
把前面的分压例子接上一千万欧姆输入,计算电压约为 ,已经很接近原来的五伏。这种改善来自输入电流变小。数字电流挡仍需要让电流经过分流和连接通路,负担电压须按整个端口来算。
来源:[4]
标定管刻度,电路决定被测状态
先读零输入,再读已知参考,就能把指针角度或转换器计数换成电压、电流。保存读数时,也保存量程、实际电阻和表笔所接的节点,才知道这条示值对应怎样的测量。
即使零点和比例已经标准,前面的分压器仍应读约四点七六伏;这是接表以后电路的实际电压。要更接近原来的五伏,需要减小输入电流,或另按电路模型估计接表前的状态。
来源:[1]