追捕潜伏在 电 电路? 你需要某种仪表，甚至可能需要一个 示波器.大多数人使用数字仪表 这些天显示电流、电压和 电阻 在一个 液晶显示器 显示 (它们有时被称为固态或 电子的 米)。但是我们中的许多人 仍然更喜欢带有指针的旧式仪表，可以向后扫 和表盘上的四次。 动圈仪表这些事情是众所周知的，仍然 广泛应用于各种不同的设备，从 飞机 驾驶舱仪表到录音室的声级 (VU) 计。让我们以 仔细看看它们是如何工作的!

　　照片：汽车电池充电器上的典型大电流表。这可以指示高达 6 安培 (A) 的电流的近似大小，尽管刻度标记得不够精确，无法进行精确测量。

　　电产生磁性

　　动圈表的工作方式与 电动机. 如果您知道其中之一是如何工作的，那么了解仪表就很容易了。无论哪种方式，让我们从 开始。

　　如果将电流沿着金属线发送，则会产生 磁 同时在导线周围进行场。你不能 看到它，但它仍然在那里 - 你可以让它做一些非常 有趣的事情。放一个 指南针 靠近电线，打开电流， 当你这样做时，你会看到指针转动。关闭电流 针头会再次甩回来。粗略地说，这是在动圈计中起作用的科学： 沿着导线传递的电流会产生磁场 使针向一侧轻弹。但这究竟是如何发生的呢?

　　动画：将一段电线放在指南针上，然后将其连接到电池。当您切换时 在电流上，它在导线周围产生磁场，使罗盘针移动。反转电流 罗盘指针向相反方向移动。使用更大的电流，罗盘指针移动得更远。 这个实验表明电流会产生磁场，它首先是由丹麦物理学家进行的。 汉斯·奥斯特德 1820年。这是动圈仪表背后的基础科学。

　　在一米内，一个紧密的线圈 铜丝包裹 圆安 铁 芯，安装在两极之间 永久 磁铁。线圈两端都有连接，因此您可以通过 电流通过它，它上面粘着一个长指针 这在仪表表盘上用完了。当您将仪表连接到 一个电路并打开电流，电流产生磁性 线圈中的场。该场排斥由 永磁体，使线圈旋转并将指针向上转动 表盘。流过线圈的电流越多，越大 它产生的磁场，排斥力越大，越 线圈转动，指针越往上走。所以 指针可以测量通过线圈的电流量。 通过适当的校准，您可以使用刻度盘直接测量电流。

　　像这样的仪表是由法国物理学家兼医生于 1882 年开发的 雅克-阿尔塞纳·德·阿尔松瓦尔. 几年后，美国电化学家 爱德华·韦斯顿 进一步改进和商业化设计 (您可以在本页下方看到他的一个仪表的示例)。

　　作品：雅克-阿尔塞纳·德·阿尔松瓦尔是实用主义的先驱 动圈计，使用安装在磁极(黄色)之间的线圈(红色)上的针(绿色)， 和弹簧(蓝色)，以便在电流停止流动时将其恢复为零。 历史插图中的艺术品 测功机和功率测量 约翰·约瑟夫·弗拉瑟，约翰·威利，1900年。 (为了清楚起见，我添加了颜色)。

　　艺术品：真正的d'Arsonval型电流计中线圈和磁铁的特写。针是笔直向上的白线。照片由 惠康系列 在 知识共享 (CC BY 4.0) 许可.

　　动圈仪表的工作原理

　　在探头未连接的情况下，仪表就像一个被开路开关断开的电路：没有电流可以流入仪表或其内部的线圈。

　　在没有电流流动的情况下，线圈不产生磁场，指针保持在零。

　　将仪表探头连接到您正在测试的东西(例如电路板)，电流将立即开始流过仪表及其内部的线圈。

　　移动电流在线圈周围产生一个临时磁场，排斥永磁体产生的磁场。磁场的强度与流过线圈的电流大小直接相关。

　　电流越大，线圈产生的磁场越大，指针向上移动的刻度盘越高。

　　值得注意的是，指针的作用类似于 杠杆，放大运动 线圈并在表盘上产生更大的偏转。换句话说，如果线圈只移动很小的量，指针就会向上移动表盘，更容易测量。这有助于我们进行更准确的测量。

　　不同类型的仪表

　　您可以使用动圈仪表来测量电压、电流或电阻，但 在每种情况下，您必须以不同的方式将它们连接起来。

　　电压表

　　要测量电压，请将仪表连接到 平行 横跨 要测量的电路的两个点。毫不奇怪，电压测量表被称为 电压表。

　　电流表

　　要测量电流，请将仪表放在 系列 (将其直接插入到路径中 电路)。电流测量表一般称为电流表 (因为它们以安培为单位) 或振镜(之后 路易吉·伽伐尼, 通过让青蛙的腿抽搐来发现电流的著名意大利人)。如果正在测量大电流， 电流表通常需要一个额外的电阻，称为 分流 与其端子并联安装。大部分电流流 通过分流器，只剩下一小部分流过 仪表线圈本身(从而保护机构)。一些电流表有 盒子上的刻度盘，因此您可以测量各种不同的 电流。转动拨盘可有效切换不同尺寸 电阻进入测量电路，分流器较小 (电阻较低的那些)用于测量较大的电流。

　　照片：可以测量伏特和安培的动圈表变化不大。这是由新泽西州纽瓦克的爱德华·韦斯顿开发的直读伏安表，其历史可以追溯到 19 世纪后期。左：您可以在底部看到用于测量伏特和安培的单独黄铜连接，顶部有两个刻度，一个上部刻度测量 0-150 伏，下部刻度测量 0-1.5 安培。右：移动磁线圈的特写。照片由 美国国家标准与技术研究所数字馆藏，马里兰州盖瑟斯堡 20899.

　　分流器如何工作?

　　您可以通过动圈计施加的最大电流;如果要测量电流 比这更大，您需要使用分流器，即在并联电路周围“分流”大部分电流的电阻器。 使用欧姆定律 (V = I×R) 很容易计算出您需要多大的分流器。

　　假设您有一个电流表(此处显示为带有 A 的圆圈)，其内阻为 10 Ω(欧姆)，当 10 毫安 (mA) 或 10/1000 A 的电流流过它时，它的指针显示最大读数(所谓的“满量程偏转”或 FSD)。当指针产生满量程偏转时，欧姆定律告诉我们仪表两端的电压必须为 V = (10/1000) × 10 = 0.1 伏(由灰色虚线显示)。

　　艺术品：电流表 (A) 是一种灵敏的仪器，仅测量相对较小的电流。如果要测量更大的电流，则需要将大部分电流转移到“分流”电阻器(Ω)周围。由于仪表和分流器是并联的，因此它们在两端具有相同的电压。我们可以用它来计算测量任何大小电流所需的分流电阻器的尺寸。

　　分流电阻器(以蓝色显示，标有Ω)和仪表并联，因此分流器两端的电压必须与仪表两端的电压相同(0.1 伏)。

　　现在假设您要测量高达 2 安培的电流(因此仪表在 2A 时显示满量程偏转)。在这种情况下，10毫安仍将流过仪表(不能再需要了)，绝大多数电流(1990毫安或1.99安培)将需要通过分流器转移。

　　第二次使用欧姆定律，我们可以计算出分流器的电阻必须为 R = V / I = 0.1 / 1.99 = 0.05Ω。

　　请注意 分流器的电阻远低于仪表的电阻，这就是为什么大多数电流通过它转移的原因。与仪表电阻相比，分流电阻越低，通过它的电流就越大。因此，如果您想测量更大的电流，则需要使用甚至 较小 分流电阻，将更多电流从灵敏的动圈计转移出去。

　　分流电阻器的尺寸通常小于1Ω，要小得多 比普通电阻器(测量从几欧姆到数百万欧姆或兆欧)。您经常会听到分流电阻器称为毫欧电阻器，也是这样测量的。因此，例如，0.05Ω分流电阻可能标记为50毫欧(50mΩ)。

　　照片：振镜与 圆规，这也依赖于在磁场中移动的磁针。在 1880 年代由 Isaac Chisholm 于 1888 年获得专利的早期电流计设计中，相似之处是显而易见的：我们有一个指南针，而不是现代风格的指针和刻度，当您将电流馈入前面的两根导线时，它会摆动。在针的下面，在蓝色的大圆形盒子里，有一个电磁铁，电线连接到上面。您可以在以下位置找到有关此仪表的更多信息 美国专利390，067：振镜.作品由美国专利商标局提供。

　　欧姆表

　　您可以通过三种方式测量电路的电阻。您可以使用电流表和 电压表测量电流和电压，然后使用欧姆定律。或者您可以测量 单次操作中的电阻，设计略有不同 的动圈表称为欧姆表，它实际上是一个 内置电流表 电池. 电池提供已知大小的电压。当您将仪表探头放在电阻上时 你想要测量，你完成一个电路和一个电流流动。这 仪表测量该电流的大小，但 将其显示为电阻(表盘根据 仪表内电池的固定电压)。你可以赚更多 使用稍微复杂一点的电阻精确测量 称为 惠斯通电桥.