鉗表演示電流互感器的實驗初探

黃正玉 姚力濤

（深圳市第二實驗學校，廣東 深圳 518021）

1 引言

全日制普通高級中學物理教科書（第2冊）以及現行的粵教版普通高中課程標準實驗教科書（物理選修3-2）變壓器一節，均介紹了電流互感器和電壓互感器的原理和計算.然而對生活中開始普遍使用的鉗表卻均沒有介紹.筆者試圖對鉗表如何測量電流進行初步實驗探討.

2 結構原理

鉗表實物圖如圖1所示.其工作部分主要由一只電磁式電流表和穿心式電流互感器組成.穿心式電流互感器鐵心制成活動開口，且成鉗形，故名鉗形電流表.［1］

內部基本結構相當于一個變壓器，如圖2所示，根據變壓器原理有關系式由I、N、N便可推算出I.2211

圖1

圖2

3 實驗探究

和其他儀表一樣，使用前也要機械調零.鉗表是一個多功能表，其中的電壓表、歐姆表和一般電壓表、歐姆表使用方法一樣.

鉗表的最大優勢就是可在不斷電的情況下測量交變電流，下面分幾步進行實驗探究.

實驗1：測量正在工作電路電流.

首先選擇合適的電流測量量程，如圖3將鉗口張開將待測電流的導線放入鉗口中央，使鉗口閉合緊密，讀出示數.

如圖3所示，“12V 0.2A”的燈泡接在交流12V的電源上，用鉗表測出電流I1＝0.20A.

實驗2：測量較小電流的改進方法.

當使用最小量程測量，其讀數還不明顯時，可將被測導線繞幾匝，匝數要以鉗口中央的匝數為準.根據變壓原理，此時的示數和實際測量值需要進行換算.換算關系為，測量值＝指示值／匝數.如圖4所示，燈泡電流I2＝A＝0.23A.結果和第1次測量基本一致.從理論上說匝數多，示數大，相對誤差小.

圖3

圖4

圖5

實驗3：能否直接測量雙股線電流.

常用的電氣的電線均為雙股線，也就是火線和零線并成一股.將雙股線直接放置鉗表鉗口內（如圖5），電流表沒有示數.分析原理可知，雙線繞法中的兩股電流總是大小相等，但電流方向總是相反，所以電流產生的合磁場總是為0，所以磁通量為0，也就沒有電磁感應現象，當然儀表就沒有示數.圖5中用鉗表直接測量學生電源的輸入雙股線，示數I3＝0A.

實驗4：雙股線電流怎么測量.

考慮到雙股線不能直接測量，所以可以考慮將雙股線分開，再將其中一個的電流進行測量便可.如圖6所示，分開雙股線后，就可以正常進行電流測量了.測量電流為I4＝0.08A.

4 實驗結論

普通電流表測量電流時必須先斷開電路，然后再將電流表串聯進電路中才可以進行測量.嵌式電流表可以很方便地測量正在工作的電路中的交變電流，無需斷電測量.但是無法直接測量家用電器中插頭雙股線上的電流.因而鉗表比較適合電工在電井中對電路中的單股線進行檢測.測量時，應使被測導線處在鉗口的中央，并使鉗口閉合緊密，以減少誤差.

上述實驗教學，避免了學生死記硬背，目標明確，符合學習者的心理，但處理不好容易分散學生的學習目標，因此教師的處理非常重要，盡量采用學生分組探究的方式完成.

圖6

1 王水成.正確使用鉗形電流表［J］.中國計量，2009（01）.