電流的測量方法圖解
1．電流表直接測量法
直接測量電流的方法通常是在被測電流的通路中串入適當(dāng)量程的電流表，讓被測電流的全部或一部分流過電流表。從電流表上直接讀取被測電流值或被測電流分流值。
對于圖1（a）所示電路，被測電流實際值為
�。�1）
式中，R0、RL分別為信號源內(nèi)阻和負載電阻。R=R0+RL為電流回路電阻。
圖1 用電流表測量電流
在電路中串接一個內(nèi)阻為r的電流表，如圖1（b）所示，則流過電流表的電流即電流表讀數(shù)值為
�。�2）
相對測量誤差為
（3）
由上式可見，為使電流表讀數(shù)值
盡可能接近被測電流實際值Lx，就要求電流表的內(nèi)阻r盡可能接近于零，也就是說，電流表內(nèi)阻越小越好。
在串入電流表不方便或沒有適當(dāng)量程的電流表時，可以采取間接測量的方法，即把電流轉(zhuǎn)換成電壓、頻率、磁場強度等物理量，直接測量轉(zhuǎn)換量后根據(jù)該轉(zhuǎn)換量與被測電流的對應(yīng)關(guān)系求得電流值。下面介紹幾種間接測量電流的轉(zhuǎn)換方法。
2．電流-電壓轉(zhuǎn)換法
可以采用在被測電流回路中串入很小的標(biāo)準(zhǔn)電阻r（稱之為取樣電阻），將被測電流轉(zhuǎn)換為被測電壓Ux
Ux=·r �。�4）
當(dāng)滿足條件r《R時，由式（2）、式（4）可得
（5）
若被測電流Ix很大，可以直接用高阻抗電壓表測量標(biāo)準(zhǔn)電阻兩端電壓Ux；若被測電流Ix較小，應(yīng)將Ux。放大到接近電壓表量程的適當(dāng)值后再由電壓表進行測量，為了減小Ux，的測量誤差，要求該放大電路應(yīng)具有極高的輸入阻抗和極低的輸出阻抗，為此，一般采用電壓串聯(lián)負反饋放大電路。
3．電流-磁場轉(zhuǎn)換法
無論用電流表直接測量電流還是用上述轉(zhuǎn)換法間接測量電流，都需要切斷電路接入測量裝置。在不允許切斷電路或被測電流太大的情況下，可采取通過測量電流所產(chǎn)生的磁場的方法來間接測得該電流的值。
圖2為采用霍爾傳感器的鉗形電流表結(jié)構(gòu)示意圖。冷軋硅鋼片圓環(huán)的作用是將被測電流Ix產(chǎn)生的磁場集中到霍爾元件上，以提高靈敏度，作用于霍爾片的磁感應(yīng)強度B為
�。�6）
式中，KB為電磁轉(zhuǎn)換靈敏度。
線性集成霍爾片的輸出電壓U0為
（7）
式中，I為霍爾片控制電流；KH為霍爾片靈敏度；K為電流表靈敏度，K=KHKBI。
若Ix為直流，則U0亦為直流；若Ix為交流，則U0亦為交流�；魻柺姐Q形電流表可測的Z大電流達100kA以上，可用來測量輸電線上的電流，也可用來測量電子束、離子束等無法用普通電流表直接進行測量的電流。（http://www.diangon.com/版權(quán)所有）圖2中被測電流導(dǎo)線如果在硅鋼片圓環(huán)上繞幾圈，電流表靈敏度便會減小幾倍。用這種辦法可調(diào)整霍爾式鉗形電流表的靈敏度和量程。
4．電流互感器法
除上述方法外，采用電流互感器法也可以在不切斷電路的情況下，測得電路中的電流。電流互感器的結(jié)構(gòu)如圖3所示，它是在磁環(huán)上（或鐵心）上繞一些線圈而構(gòu)成的，假設(shè)被測電流（一次側(cè)電流）為i1，一次繞組匝數(shù)為N1，二次繞組匝數(shù)為N2，則二次側(cè)電流為
圖2 霍爾式鉗形電流表鋼片圓環(huán)；
1-冷軋硅；2-被測電流引腳導(dǎo)線；3-霍爾元件；4-霍爾元件
圖3 電流互感器
可見，只要測得二次側(cè)電流i2，就可得知被測電流（一次側(cè)電流）的大小。
由于電流互感器二次繞組匝數(shù)遠大于一次繞組匝數(shù)，在使用時二次側(cè)絕對不允許開路，否則會使一次側(cè)電流完全變成勵磁電流，鐵心達到高度飽和狀態(tài)，使鐵心嚴重發(fā)熱并在二次側(cè)產(chǎn)生很高的電壓，引起互感器的熱破壞和電擊穿，對人身造成傷害。此外，為了人身安全，互感器二次繞組一端必須可靠地接地（安全接地）。
電流互感器輸出的是電流，測量時，互感器二次繞組接一電阻R，從R上取得電壓接到放大器或交直流變換器上，R的大小由互感器的容量決定（一般常用電流互感器為10V·A或5V·A），R上輸出電壓U0為
（8）