电压表工作原理

工作原理

· 磁电式电压表：与磁电式电流表原理相似，主要由永久磁铁、线圈、转轴、指针、游丝等组成。当电压表接入电路时，被测电压在电压表的线圈中产生电流，线圈在磁场中受到安培力作用发生偏转，偏转角度与通过线圈的电流成正比。由于电压表内阻固定，根据欧姆定律\(U = IR\)，电流与被测电压成正比，所以指针偏转角度能反映被测电压的大小。游丝产生的弹力与线圈偏转方向相反，使指针稳定在相应位置指示出电压值。

· 静电式电压表：利用两个带电导体之间的静电作用力来测量电压。当被测电压施加到两个电极上时，电极之间产生静电场，使可动电极受到静电作用力而发生偏转，偏转角度与被测电压的平方成正比。通过适当的校准和刻度，可以直接读出电压值。这种电压表适用于测量高电压，尤其是直流高电压。

结构特点

· 电压表主要由表头和分压电阻组成。表头是电压表的核心部分，通常是一个磁电式微安表，它能够测量微小的电流。分压电阻与表头串联，用于将被测高电压按一定比例降低，使表头能够承受并准确测量。通过选择不同阻值的分压电阻，可以实现电压表不同量程的切换。此外，电压表还包括外壳、刻度盘、指针等部分，刻度盘上标有电压刻度值，以便直接读取测量结果。

分类

· 按测量范围分类：有毫伏表（测量范围通常在几毫伏到几百毫伏之间）、伏特表（测量范围一般在几伏到几百伏之间）和千伏表（测量范围从几千伏到更高电压）。不同测量范围的电压表，其内部结构和分压电阻的阻值不同，以适应不同大小电压的测量。

· 按精度等级分类：常见的精度等级有 0.1 级、0.2 级、0.5 级、1.0 级、1.5 级、2.5 级等。精度等级越高，测量误差越小，例如 0.1 级电压表的测量误差不超过满量程的 ±0.1%。高精度的电压表常用于科学研究、精密测量和计量校准等领域，而一般工业测量和普通电气设备中则根据实际需求选择相应精度等级的电压表。

· 按测量电压类型分类：可分为直流电压表和交流电压表。直流电压表用于测量直流电路中的电压，其表头通常采用磁电式结构，并且在电路中需要保证电流从正接线柱流入，从负接线柱流出。交流电压表用于测量交流电路中的电压，其表头一般采用电磁式或电动式结构，能够测量交流电压的有效值。交流电压表的刻度盘通常按正弦交流电的有效值进行刻度，以便直接读取交流电压的有效值。

性能指标

· 量程：指电压表能够测量的最大电压值。选择电压表时，要根据被测电路的电压大小来选择合适量程的电压表，使被测电压在电压表量程的 1/3 - 2/3 范围内，以保证测量精度。如果被测电压超过电压表的量程，可能会损坏电压表。

· 精度：反映电压表测量结果与实际电压值的接近程度。精度高的电压表能够更准确地测量电压，减少测量误差。在进行高精度测量时，需要选择精度等级较高的电压表，并按照正确的使用方法进行操作。

· 内阻：电压表的内阻是一个重要参数。理想情况下，电压表的内阻应该为无穷大，这样接入电路时不会对原电路的电压产生影响。但实际的电压表都有一定的内阻，内阻越大，对被测电路的影响就越小。在测量高电阻电路或微小电压时，电压表内阻的影响可能会比较明显，需要进行适当的修正或选择内阻更大的电压表。

应用

· 在电力系统中：用于测量发电机、变压器、输电线路和配电柜等设备的端电压，帮助操作人员了解设备的运行状态，确保电力系统的电压稳定在规定范围内。例如，在变电站中，通过电压表监测母线电压，及时调整变压器的分接头，以保证供电电压的质量。

· 在工业生产中：广泛应用于各种电气设备的监测和控制。例如，在电动机的控制电路中，电压表用于测量电动机的输入电压，确保电动机在额定电压下运行，防止因电压过高或过低而损坏电动机。在电子设备的生产过程中，电压表用于测试电路板上各个元件的工作电压，帮助技术人员判断电路是否正常工作，进行故障排除和调试。

· 在实验室中：是进行电学实验和研究的重要仪器之一。科学家和工程师利用电压表测量各种电路中的电压，验证电学理论，研究电路特性，设计和优化电子电路。例如，在研究半导体器件的伏安特性时，需要使用高精度的电压表来测量器件两端的电压，以便准确分析器件的性能。