电工技术基础
?主编 郑其明
?制作 郑其明
?2006年 2月
第 10章 电工测量
? 电流, 电压, 电功率, 电阻及电能
的测量方法
? 电流表, 电压表, 功率表, 万用表,
兆欧表及电度表的使用方法
? 磁电式, 电磁式及电动式仪表的结
构和工作原理
学习要点
第 10章 电工测量
? 10.1 电工仪表的类型, 误差和准确度
? 10.2 指针式仪表的结构及工作原理
? 10.3 电流, 电压, 功率及电能的测量
? 10.4 电阻的测量
10.1 电工仪表的类型、误差和准确度
?电工仪表是实现电工测量过程所需技术
工具的总称 。
?电工仪表的测量对象主要是电学量与磁
学量 。 电学量又分为电量与电参量 。
?通常要求测量的电量有电流, 电压, 功
率, 电能, 频率等；电参量有电阻, 电容
,电感等 。
?通常要求测量的磁学量有磁感应强度,
磁导率等 。
? 按测量方法可分为比较式和直读式两类 。 比较式仪表需将被测
量与标准量进行比较后才能得出被测量的数量, 常用的比较式仪
表有电桥, 电位差计等 。 直读式仪表将被测量的数量由仪表指针
在刻度盘上直接指示出来, 常用的电流表, 电压表等均属直读式
仪表 。 直读式仪表测量过程简单, 操作容易, 但准确度不可能太
高；比较式仪表的结构较复杂, 造价较昂贵, 测量过程也不如直
读法简单, 但测量的结果较直读式仪表准确 。
? 按被测量的种类可分为电流表, 电压表, 功率表, 频率表, 相
位表等 。
? 按电流的种类可分为直流, 交流和交直流两用仪表 。
? 按工作原理可分为磁电式, 电磁式, 电动式仪表等 。
? 按显示方法可分为指针式 （ 模拟式 ） 和数字式 。 指针式仪表用
指针和刻度盘指示被测量的数值；数字式仪表先将被测量的模拟
量转化为数字量, 然后用数字显示被测量的数值 。
? 按准确度可分为 0.1,0.2,0.5,1.0,1.5,2.5和 5.0共 7个等级 。
10.1.1 电工仪表的分类
分类 符号 名称 被测量的种类
－ 直流电表 直流电流、电压
～ 交流电表 交流电流、电压、功率
～ 交直流两用表 直流电量或交流电量
电流
种类
或 3 ～ 三相交流电表 三相交流电流、电压、功率
A
mA
uA
安培表、毫安表、微安表 电流
V
kV
伏特表、千伏表 电压
W
kW
瓦特表、千瓦表 功率
kW · h
千瓦时表 电能量
?
V
相位表 相位差
f
频率表 频率
测量
对象
Ω
M Ω
欧姆表、兆欧表 电阻、绝缘电阻
常用电工仪表的符号和意义
磁电式仪表 电流、电压、电阻
电磁式仪表 电流、电压
电动式仪表 电流、电压、电功率、功率因数、
电能量
整流式仪表 电流、电压
工作
原理
感应式仪表 电功率、电能量
1.0 1.0 级电表 以标尺量限的百分数表示
准确度
等级 1, 5 1.5 级电表 以指示值的百分数表示
绝缘等级 2kV 绝缘强度试验电压 表示仪表绝缘经过 2kV 耐压试验
→ 仪表水平放置
↑ 仪表垂直放置
工作
位置
∠ 60 ° 仪表倾斜 60 ° 放置
+ 正端钮
－ 负端钮
±或 公共端钮
端钮
┴或
┴
接地端钮
常用电工仪表的符号和意义
10.1.2 电工仪表的误差和准确度
电工仪表的 准确度 是指测量结果 （ 简称示值 ） 与被测量真实值
（ 简称真值 ） 间相接近的程度, 是测量结果准确程度的量度 。
误差 是指示值与真值的偏离程度 。 准确度与误差本身的含义是
相反的, 但两者又是紧密联系的, 测量结果的准确度高, 其误
差就小, 因此, 在实际测量中往往采用误差的大小来表示准确
度的高低 。
由于制造工艺的限制及测量时外界环境因素和操作人员的因素
,误差是不可避免的 。 根据引起误差的原因不同, 仪表误差可
分为基本误差和附加误差 。 基本误差 是在规定的温度, 湿度,
频率, 波形, 放置方式以及无外界电磁场干扰等正常工作条件
下, 由于仪表本身的缺点所产生的误差 。 附加误差 是由于外界
因素的影响和仪表放置不符合规定等原因所产生的误差 。 附加
误差有些可以消除或限制在一定范围内, 而基本误差却不可避
免 。
误差的表示方法
（ 1）绝对误差,oAAA x ???
（ 2）相对误差,
%100
o
??? A A?
（ 3）引用误差,
%100???
m
n A
A?
仪表的准确度,
%100???
m
m
A
AK
示值误差,
%100???
xA
A?
Ax：示值
Ao,真值
Am,满标度值即量限
Δ Am, 最大绝对误差
示值误差用于误差很
小或要求不高的场合。
直读仪表的准确度用
最大引用误差来分级
,分为 0.1,0.2,0.5、
1.0,1.5,2.5和 5.0共 7
个等级 。 如准确度为
2.5级的仪表, 其最大
引用误差为 2.5％ 。
最大相对误差,
x
m
x
m
m
m
m
m
x
m
x
m
m A
AK
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A ???????????
例如,用一量程为 150V的电压表在正常条件下测某电路的
两点间电压 U,示值为 100V,绝对误差为 1V。 这时 U的真
值为 100－ 1=99V,相对误差 r=1%。 如果示值为 10V,绝对
误差为－ 0.8V。 则其真值为 10.8V,相对误差 8%。 如果已
知该电压表可能发生的最大绝对误差为 1.5V,则仪表的最
大引用误差为,
%1%100150 5.1%100 ??????
m
m
A
AK
注意,被测量比仪表量程小得越多，测量结果可能出现的
最大相对误差值也越大。例如用 1.0级量程为 150V的电压
表测量 30V的电压，可能出现的最大相对误差为 5％，而
改用 1.0级量程为 50V的电压表测量 30V的电压，可能出现
的最大相对误差为 1.67％。所以选用仪表的量程时应使读
数在 2／ 3量程以上。
所以该仪表的准确度等级为 1.0级。
10.2 指针式仪表的结构及工作原理
电工测量中常用的指针式仪表有磁电式,
电动式, 电磁式 3种 。 这些仪表的结构虽
然不同, 但工作原理却是相同的, 都是利
用电磁现象使仪表的可动部分受到电磁转
矩的作用而转动, 从而带动指针偏转来指
示被测量的大小 。
10.2.1 磁电式仪表
直流电流 I通过可动线圈时, 线圈与磁场相互作用使线圈产生
转动力矩, 带动指针偏转 。 指针偏转后扭紧弹簧游丝, 使游
丝产生反抗力矩 。 当反抗力矩和转动力矩相平衡时, 线圈和
指针便停止偏转 。 由于在线圈转动的范围内磁场均匀分布,
因此线圈的转动力矩与电流的大小成正比 。 又由于游丝的反
抗力矩与线圈的偏转角度成正比, 所以仪表指针的偏转角度
与流过线圈的电流的大小成正比, 即,α=KI。 可见磁电式仪
表标尺上的刻度是均匀的 。
磁电式仪表的 优点,刻度均匀, 灵敏度高, 准确度高, 消耗
功率小, 受外界磁场影响小等 。
磁电式仪表的 缺点,结构复杂, 造价较高, 过载能力小, 而
且只能测量直流, 不能测量交流 。
使用注意事项,电表接入电路时要 注意极性, 否则指针反打
会损坏电表 。 通常磁电式仪表的接线柱旁均标有 +,－记号
,以防接错 。
10.2.2 电磁式仪表
线圈通入电流时产生磁场, 使其内部的固定铁片和可动铁片
同时被磁化 。 由于两铁片同一端的极性相同, 因此两者相斥
,致使可动铁片受到转动力矩的作用, 从而通过转轴带动指
针偏转 。 当转动力矩与游丝的反抗力矩相平衡时, 指针便停
止偏转 。
由于作用在铁心上的电磁力与空气隙中磁感应强度的平方成正
比，磁感应强度又与线圈电流成正比，因此仪表的转动力矩与
电流的平方成正比。又由于游丝的反抗力矩与线圈的偏转角度
成正比，所以仪表指针的偏转角度与线圈电流的平方成正比，
即,α=KI2。 可见电磁式仪表标尺上的刻度是不均匀的。
推斥型电磁式仪表也可以测量交流, 当线圈中电流
方向改变时, 它所产生磁场的方向随之改变, 因此
动, 静铁片磁化的极性也发生变化, 两铁片仍然相
互排斥, 转动力矩方向不变, 其平均转矩与交流电
流有效值的平方成正比 。
10.2.3 电动式仪表
固定线圈中通入直流电流 I1时产生磁场, 磁感应强度 B1正比于
I1。 如果可动线圈通入直流电流 I2,则可动线圈在此磁场中就
要受到电磁力的作用而带动指针偏转, 电磁力 F的大小与磁感
应强度 B1和电流 I2成正比 。 直到转动力矩与游丝的反抗力矩相
平衡时, 才停止偏转 。 仪表指针的偏转角度与两线圈电流的乘
积成正比, 即,α=KI1I2。
对于线圈通入交流电的情况, 由于两线圈中电流的方向均改变
,因此产生的电磁力方向不变, 这样可动线圈所受到转动力矩
的方向就不会改变 。 设两线圈的电流分别为 i1和 i2,则转动力矩
的瞬时值与两个电流瞬时值的乘积成正比 。 而仪表可动部分的
偏转程度取决于转动力矩的平均值, 由于转动力矩的平均值不
仅与 i1及 i2的有效值成正比, 而且还与 i1和 i2相位差的余弦成正比
,因此电动式仪表用于交流时, 指针的偏转角与两个电流的有
效值及两电流相位差的余弦成正比 。 即,
α=KI1I2cos?。
10.3 电流、电压、功率及电能的测量
10.3.1 电流的测量
A
负
载
A
负
载
( a ) 直接测量电流 ( b ) 电流表量程的扩大
R A
R o I o
I A
I
测量直流电流通常采用磁电式电流表，测量交流电流主要采用
电磁式电流表。电流表必须与被测电路串联，否则将会烧毁电
表。此外，测量直流电流时还要注意仪表的极性。
扩大量程的方法是在表头上并联一个称为分流器的低值电阻 RA，
分流器的阻值为,RA=Ro/(n－ 1)。 式中 Ro为表头内阻,n=I/Io为
分流系数，其中 Io为表头的量程,I为扩大后的量程。
10.3.2 电压的测量
测量直流电压通常采用磁电式电压表，测量交流电压主要采
用电磁式电压表。电压表必须与被测电路并联，否则将会烧
毁电表。此外，测量直流电压时还要注意仪表的极性。
扩大量程的方法是在表头上串联一个称为倍压器的高值电
阻 RV,倍压器的阻值为,RV=(m－ 1) Ro 。 式中 Ro为表头内
阻,m=U/Uo为倍压系数，其中 Uo为表头的量程,U为扩大
后的量程。
负
载
负
载
( a ) 直接测量电压 ( b ) 电压表量程的扩大
V
V
R V
+
U
－
+
U ｏ
－
R ｏ
10.3.3 功率的测量
测量功率时采用电动式仪表 。 测量时将仪表的固定线圈与负
载串联, 反映负载中的电流, 因而固定线圈又叫电流线圈；
将可动线圈与负载并联, 反映负载两端电压, 所以可动线圈
又叫电压线圈 。
1,直流和单相交流功率的测量
*
*
I 1
I 2
R V
W
*
*
I 1
I 2
负
载
W
*
* I 1
I 2
( a ) 原理图 ( b ) 符号 ( c ) 接线图
+
U
－
( W / d i v )
m
NN
a
IUC ? CaP ?
分格常数,被测功率,
2,三相功率的测量
Z
Z
Z
W
*
*
Z
Z
Z
W
*
*
(a ) 星形连接 ( b ) 三角形连接
三
相
负
载
W
*
*
W
*
*
一表法,用一个
单相功率表测得
一相功率，然后
乘以 3即得三相
负载的总功率。
二表法,用两只单相功率表来测量三
相功率，三相总功率为两个功率表的
读数之和。若负载功率因数小于 0.5，
则其中一个功率表的读数为负，会使
这个功率表的指针反转。为了避免指
针反转，需将其电压线圈或电流线圈
反接，这时三相总功率为两个功率表
的读数之差。
Z
Z
Z
W
*
*
W
*
*
W
*
*
W
*
W
*
* *
W
*
W
*
* *
W
*
*
(a ) 二元功率表 (b) 三元功率表
三表法,用 3只单相功率
表来测量三相功率，三
相总功率为 3个功率表的
读数之和。
用二元功率表和三元功率表测量三相总功率，三相总功率均可
直接从表上读出。
10.3.4 电能的测量
电压线圈
电流线圈u
+
＿
接至积算机构
转盘 永久磁铁驱动机构用来产生转动力
矩, 包括电压线圈, 电流
线圈和铝制转盘 。 当电压
线圈和电流线圈通过交流
电流时, 就有交变的磁通
穿过转盘, 在转盘上感应
出涡流, 涡流与交变磁通
相互作用产生转动力矩,
从而使转盘转动 。
制动机构用来产生制动力矩，由永久磁铁和转盘组成。转盘转
动后，涡流与永久磁铁的磁场相互作用，使转盘受到一个反方
向的磁场力，从而产生制动力矩，致使转盘以某一转速旋转，
其转速与负载功率的大小成正比。
积算机构用来计算电度表转盘的转数，以实现电能的测量和计
算。转盘转动时，通过蜗杆及齿轮等传动机构带动字轮转动，
从而直接显示出电能的度数。
电度表
*
*
相线
中性线
入
入出 出
单相电度表接线时, 电流线圈与负载串联,
电压线圈与负载并联 。 单相电度表共有四根
连接导线, 两根输入, 两根输出 。 电流线圈
及电压线圈的电源端应接在相 （ 火 ） 线上,
并靠电源侧 。
10.4 电阻的测量
10.4.1 万用表
μ A
D
1
D
2
R
A1
R
A2
R
A 3
R
V 1
R
V 2
R
V3
R
V1
'
R
V2
'
R
V3
'
R
1
R
2
R
3
－ +
E R
－ +
50m A
5m A
50 μ A
5V －
50V －
500V －
5V ～ 50V ～
500V ～
R × 100
R × 10
R × 1
1、磁电式万用表
（ 1） 直流电流的测量 。 转换开关置于直流电流档, 被测电流
从 +,－两端接入, 便构成直流电流测量电路 。 图中 RAl,RA2、
RA3是分流器电阻, 与表头构成闭合电路 。 通过改变转换开关
的档位来改变分流器电阻, 从而达到改变电流量程的目的 。
（ 2） 直流电压的测量 。 转换开关置于直流电压档, 被测电压
接在 +,－两端, 便构成直流电压的测量电路 。 图中 RVl,RV2、
RV3是倍压器电阻, 与表头构成闭合电路 。 通过改变转换开关
的档位来改变倍压器电阻, 从而达到改变电压量程的目的 。
（ 3） 交流电压的测量 。 转换开关置于交流电压档, 被测交流
电压接在 +,－两端, 便构成交流电压测量电路 。 测量交流时
必须加整流器, 二极管 D1和 Dl组成半波整流电路, 表盘刻度反
映的是交流电压的有效值 。 RVl',RV2',RV3'是倍压器电阻, 电
压量程的改变与测量直流电压时相同 。
（ 4） 电阻的测量 。 转换开关置于电阻档, 被测电阻接在 +,－
两端, 便构成电阻测量电路 。 电阻自身不带电源, 因此接入电
池 E。 电阻的刻度与电流, 电压的刻度方向相反, 且标度尺的
分度是不均匀的 。
500型万用表
有两个“功能 /量程”
转换旋钮，每个旋钮
上方有一个尖形标志。
利用两个旋钮不同位
置的组合，可以实现
交、直流电流、电压、
电阻及音频电平的测
量。如测量直流电流，
先转动左边的旋钮，
使,A”档对准尖形标
志，再将右边旋钮转
至所需直流电流量程
即可进行测量。使用
前注意先调节调零旋
钮，使指针准确指示
在标尺的零位置。
2、数字式万用表
A C / D C 变换
I / V 变换
R / V 变换
功能变换器
A / D 变换 计数器 数字显示
控制电路
转换开关 直流数字电压表
模拟
输入
数字式万用表由功能变换器, 转换开关和直流数字电压表 3部
分组成, 其原理框图如图所示 。 直流数字电压表是数字式万用
表的核心部分, 各种电量或参数的测量, 都是首先经过相应的
变换器, 将其转化为直流数字电压表可以接受的直流电压, 然
后送入直流数字电压表, 经模／数转换器变换为数字量, 再经
计数器计数并以十进制数字将被测量显示出来 。
A m A V / Ω
功能和量程
选择开关
液晶显示器
输 入端插孔
β 插座
C O M
（ 1 ）输入端插孔：黑表笔总是插, C O M,插孔，测量
交直流电压、电阻、二极管及通断检测时，红表笔插, V/
Ω,插孔，测量 20 0m A 以下交直流电流时，红表笔插
,mA,插孔，测量 20 0m A 以上交直流电流时，红表笔插
,A,插孔
（ 2 ）功能和量程选择开关：交、直流电压档的量程为
20 0m V, 2V, 20 V, 20 0 V, 10 00 V,共 5 档。交、直流电
流档的量程为 200 μ A, 2m A, 20 m A, 20 0m A, 10 A,共 5
档。电阻挡的量程为 200 Ω, 2k Ω, 20k Ω, 200k Ω, 2 Ｍ
Ω, 20 Ｍ Ω,
200
，共 7 档，其中
200
档用于判断电
路的通、断。
（ 3 ） β 插座：测量三极管的 β 值，注意区别管型是
N P N 还是 P N P 。
10.4.2 兆欧表
直流
发电机
R
A
R
V
R
x
N
S
1
2
屏 G
线 L
地 E
－
+
兆欧表俗称摇表, 是测量绝缘体电阻的专用仪表,
主要由磁电式流比计与手摇直流发电机组成 。
流比计是用电磁力代替游丝产生反作用力矩的仪表。它与一
般磁电式仪表不同，除了不用游丝产生反作用力矩外，还有
两个区别：一是空气隙中的磁感应强度不均匀；二是可动部
分有两个绕向相反且互成一定角度的线圈，线圈 1用于产生
转动力矩，线圈 2用于产生反作用力力矩。
被测电阻接在 L（ 线）和 E（ 地）两个端子上，形成了两个
回路，一个是电流回路，一个是电压回路。电流回路从电源
正端经被测电阻 Rx,限流电阻 RA,可动线圈 1回到电源负端
。电压回路从电源正端经限流电阻 RV,可动线圈 2回到电源
负端。由于空气隙中的磁感应强度不均匀，因此两个线圈产
生的转矩 T1和 T2不仅与流过线圈的电流 I1,I2有关，还与可动
部分的偏转角 α有关。当 T1=T2,可动部分处于平衡状态，其
偏转角 α是两个线圈电流 I1,I2比值的函数（故称为流比计）
，即,
??
?
?
??
?
?
?
2
1
I
I
f?
因为限流电阻 RA,RV为固定值, 在发电机电压不变
时, 电压回路的电流 I2为常数, 电流回路电流 I1的大
小与被测电阻 Rx的大小成反比, 所以流比计指针的
偏转角 α能直接反映被测电阻 Rx的大小 。
流比计指针的偏转角与电源电压的变化无关, 电源
电压 U的波动对转动力矩和反作用力矩的干扰是相同
的, 因此流比计的准确度与电压无关 。 但测量绝缘
电阻时, 绝缘电阻值与所承受的电压有关 。 摇手摇
发电机时, 摇的速度须按规定, 而且要摇够一定的
时间 。 常用的兆欧表的手摇发电机的电压在规定转
速下有 500V和 1000V两种, 可根据需要选用 。 因电
压很高, 测量时应注意安全 。
E
L
G
电缆外皮
内层绝缘
电缆芯
M Ω
兆欧表的接线端钮有 3个, 分别标有, G（ 屏 ）,,, L（ 线
）,,, E（ 地 ）, 。 被测的电阻接在 L和 E之间, G端的作
用是为了消除表壳表面 L,E两端间的漏电和被测绝缘物表
面漏电的影响 。 在进行一般测量时, 把被测绝缘物接在 L、
E之间即可 。 但测量表面不干净或潮湿的对象时, 为了准确
地测出绝缘材料内部的绝缘电阻, 就必须使用 G端, 图示为
测量电缆绝缘电阻的接线图 。
?主编 郑其明
?制作 郑其明
?2006年 2月
第 10章 电工测量
? 电流, 电压, 电功率, 电阻及电能
的测量方法
? 电流表, 电压表, 功率表, 万用表,
兆欧表及电度表的使用方法
? 磁电式, 电磁式及电动式仪表的结
构和工作原理
学习要点
第 10章 电工测量
? 10.1 电工仪表的类型, 误差和准确度
? 10.2 指针式仪表的结构及工作原理
? 10.3 电流, 电压, 功率及电能的测量
? 10.4 电阻的测量
10.1 电工仪表的类型、误差和准确度
?电工仪表是实现电工测量过程所需技术
工具的总称 。
?电工仪表的测量对象主要是电学量与磁
学量 。 电学量又分为电量与电参量 。
?通常要求测量的电量有电流, 电压, 功
率, 电能, 频率等；电参量有电阻, 电容
,电感等 。
?通常要求测量的磁学量有磁感应强度,
磁导率等 。
? 按测量方法可分为比较式和直读式两类 。 比较式仪表需将被测
量与标准量进行比较后才能得出被测量的数量, 常用的比较式仪
表有电桥, 电位差计等 。 直读式仪表将被测量的数量由仪表指针
在刻度盘上直接指示出来, 常用的电流表, 电压表等均属直读式
仪表 。 直读式仪表测量过程简单, 操作容易, 但准确度不可能太
高；比较式仪表的结构较复杂, 造价较昂贵, 测量过程也不如直
读法简单, 但测量的结果较直读式仪表准确 。
? 按被测量的种类可分为电流表, 电压表, 功率表, 频率表, 相
位表等 。
? 按电流的种类可分为直流, 交流和交直流两用仪表 。
? 按工作原理可分为磁电式, 电磁式, 电动式仪表等 。
? 按显示方法可分为指针式 （ 模拟式 ） 和数字式 。 指针式仪表用
指针和刻度盘指示被测量的数值；数字式仪表先将被测量的模拟
量转化为数字量, 然后用数字显示被测量的数值 。
? 按准确度可分为 0.1,0.2,0.5,1.0,1.5,2.5和 5.0共 7个等级 。
10.1.1 电工仪表的分类
分类 符号 名称 被测量的种类
－ 直流电表 直流电流、电压
～ 交流电表 交流电流、电压、功率
～ 交直流两用表 直流电量或交流电量
电流
种类
或 3 ～ 三相交流电表 三相交流电流、电压、功率
A
mA
uA
安培表、毫安表、微安表 电流
V
kV
伏特表、千伏表 电压
W
kW
瓦特表、千瓦表 功率
kW · h
千瓦时表 电能量
?
V
相位表 相位差
f
频率表 频率
测量
对象
Ω
M Ω
欧姆表、兆欧表 电阻、绝缘电阻
常用电工仪表的符号和意义
磁电式仪表 电流、电压、电阻
电磁式仪表 电流、电压
电动式仪表 电流、电压、电功率、功率因数、
电能量
整流式仪表 电流、电压
工作
原理
感应式仪表 电功率、电能量
1.0 1.0 级电表 以标尺量限的百分数表示
准确度
等级 1, 5 1.5 级电表 以指示值的百分数表示
绝缘等级 2kV 绝缘强度试验电压 表示仪表绝缘经过 2kV 耐压试验
→ 仪表水平放置
↑ 仪表垂直放置
工作
位置
∠ 60 ° 仪表倾斜 60 ° 放置
+ 正端钮
－ 负端钮
±或 公共端钮
端钮
┴或
┴
接地端钮
常用电工仪表的符号和意义
10.1.2 电工仪表的误差和准确度
电工仪表的 准确度 是指测量结果 （ 简称示值 ） 与被测量真实值
（ 简称真值 ） 间相接近的程度, 是测量结果准确程度的量度 。
误差 是指示值与真值的偏离程度 。 准确度与误差本身的含义是
相反的, 但两者又是紧密联系的, 测量结果的准确度高, 其误
差就小, 因此, 在实际测量中往往采用误差的大小来表示准确
度的高低 。
由于制造工艺的限制及测量时外界环境因素和操作人员的因素
,误差是不可避免的 。 根据引起误差的原因不同, 仪表误差可
分为基本误差和附加误差 。 基本误差 是在规定的温度, 湿度,
频率, 波形, 放置方式以及无外界电磁场干扰等正常工作条件
下, 由于仪表本身的缺点所产生的误差 。 附加误差 是由于外界
因素的影响和仪表放置不符合规定等原因所产生的误差 。 附加
误差有些可以消除或限制在一定范围内, 而基本误差却不可避
免 。
误差的表示方法
（ 1）绝对误差,oAAA x ???
（ 2）相对误差,
%100
o
??? A A?
（ 3）引用误差,
%100???
m
n A
A?
仪表的准确度,
%100???
m
m
A
AK
示值误差,
%100???
xA
A?
Ax：示值
Ao,真值
Am,满标度值即量限
Δ Am, 最大绝对误差
示值误差用于误差很
小或要求不高的场合。
直读仪表的准确度用
最大引用误差来分级
,分为 0.1,0.2,0.5、
1.0,1.5,2.5和 5.0共 7
个等级 。 如准确度为
2.5级的仪表, 其最大
引用误差为 2.5％ 。
最大相对误差,
x
m
x
m
m
m
m
m
x
m
x
m
m A
AK
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A ???????????
例如,用一量程为 150V的电压表在正常条件下测某电路的
两点间电压 U,示值为 100V,绝对误差为 1V。 这时 U的真
值为 100－ 1=99V,相对误差 r=1%。 如果示值为 10V,绝对
误差为－ 0.8V。 则其真值为 10.8V,相对误差 8%。 如果已
知该电压表可能发生的最大绝对误差为 1.5V,则仪表的最
大引用误差为,
%1%100150 5.1%100 ??????
m
m
A
AK
注意,被测量比仪表量程小得越多，测量结果可能出现的
最大相对误差值也越大。例如用 1.0级量程为 150V的电压
表测量 30V的电压，可能出现的最大相对误差为 5％，而
改用 1.0级量程为 50V的电压表测量 30V的电压，可能出现
的最大相对误差为 1.67％。所以选用仪表的量程时应使读
数在 2／ 3量程以上。
所以该仪表的准确度等级为 1.0级。
10.2 指针式仪表的结构及工作原理
电工测量中常用的指针式仪表有磁电式,
电动式, 电磁式 3种 。 这些仪表的结构虽
然不同, 但工作原理却是相同的, 都是利
用电磁现象使仪表的可动部分受到电磁转
矩的作用而转动, 从而带动指针偏转来指
示被测量的大小 。
10.2.1 磁电式仪表
直流电流 I通过可动线圈时, 线圈与磁场相互作用使线圈产生
转动力矩, 带动指针偏转 。 指针偏转后扭紧弹簧游丝, 使游
丝产生反抗力矩 。 当反抗力矩和转动力矩相平衡时, 线圈和
指针便停止偏转 。 由于在线圈转动的范围内磁场均匀分布,
因此线圈的转动力矩与电流的大小成正比 。 又由于游丝的反
抗力矩与线圈的偏转角度成正比, 所以仪表指针的偏转角度
与流过线圈的电流的大小成正比, 即,α=KI。 可见磁电式仪
表标尺上的刻度是均匀的 。
磁电式仪表的 优点,刻度均匀, 灵敏度高, 准确度高, 消耗
功率小, 受外界磁场影响小等 。
磁电式仪表的 缺点,结构复杂, 造价较高, 过载能力小, 而
且只能测量直流, 不能测量交流 。
使用注意事项,电表接入电路时要 注意极性, 否则指针反打
会损坏电表 。 通常磁电式仪表的接线柱旁均标有 +,－记号
,以防接错 。
10.2.2 电磁式仪表
线圈通入电流时产生磁场, 使其内部的固定铁片和可动铁片
同时被磁化 。 由于两铁片同一端的极性相同, 因此两者相斥
,致使可动铁片受到转动力矩的作用, 从而通过转轴带动指
针偏转 。 当转动力矩与游丝的反抗力矩相平衡时, 指针便停
止偏转 。
由于作用在铁心上的电磁力与空气隙中磁感应强度的平方成正
比，磁感应强度又与线圈电流成正比，因此仪表的转动力矩与
电流的平方成正比。又由于游丝的反抗力矩与线圈的偏转角度
成正比，所以仪表指针的偏转角度与线圈电流的平方成正比，
即,α=KI2。 可见电磁式仪表标尺上的刻度是不均匀的。
推斥型电磁式仪表也可以测量交流, 当线圈中电流
方向改变时, 它所产生磁场的方向随之改变, 因此
动, 静铁片磁化的极性也发生变化, 两铁片仍然相
互排斥, 转动力矩方向不变, 其平均转矩与交流电
流有效值的平方成正比 。
10.2.3 电动式仪表
固定线圈中通入直流电流 I1时产生磁场, 磁感应强度 B1正比于
I1。 如果可动线圈通入直流电流 I2,则可动线圈在此磁场中就
要受到电磁力的作用而带动指针偏转, 电磁力 F的大小与磁感
应强度 B1和电流 I2成正比 。 直到转动力矩与游丝的反抗力矩相
平衡时, 才停止偏转 。 仪表指针的偏转角度与两线圈电流的乘
积成正比, 即,α=KI1I2。
对于线圈通入交流电的情况, 由于两线圈中电流的方向均改变
,因此产生的电磁力方向不变, 这样可动线圈所受到转动力矩
的方向就不会改变 。 设两线圈的电流分别为 i1和 i2,则转动力矩
的瞬时值与两个电流瞬时值的乘积成正比 。 而仪表可动部分的
偏转程度取决于转动力矩的平均值, 由于转动力矩的平均值不
仅与 i1及 i2的有效值成正比, 而且还与 i1和 i2相位差的余弦成正比
,因此电动式仪表用于交流时, 指针的偏转角与两个电流的有
效值及两电流相位差的余弦成正比 。 即,
α=KI1I2cos?。
10.3 电流、电压、功率及电能的测量
10.3.1 电流的测量
A
负
载
A
负
载
( a ) 直接测量电流 ( b ) 电流表量程的扩大
R A
R o I o
I A
I
测量直流电流通常采用磁电式电流表，测量交流电流主要采用
电磁式电流表。电流表必须与被测电路串联，否则将会烧毁电
表。此外，测量直流电流时还要注意仪表的极性。
扩大量程的方法是在表头上并联一个称为分流器的低值电阻 RA，
分流器的阻值为,RA=Ro/(n－ 1)。 式中 Ro为表头内阻,n=I/Io为
分流系数，其中 Io为表头的量程,I为扩大后的量程。
10.3.2 电压的测量
测量直流电压通常采用磁电式电压表，测量交流电压主要采
用电磁式电压表。电压表必须与被测电路并联，否则将会烧
毁电表。此外，测量直流电压时还要注意仪表的极性。
扩大量程的方法是在表头上串联一个称为倍压器的高值电
阻 RV,倍压器的阻值为,RV=(m－ 1) Ro 。 式中 Ro为表头内
阻,m=U/Uo为倍压系数，其中 Uo为表头的量程,U为扩大
后的量程。
负
载
负
载
( a ) 直接测量电压 ( b ) 电压表量程的扩大
V
V
R V
+
U
－
+
U ｏ
－
R ｏ
10.3.3 功率的测量
测量功率时采用电动式仪表 。 测量时将仪表的固定线圈与负
载串联, 反映负载中的电流, 因而固定线圈又叫电流线圈；
将可动线圈与负载并联, 反映负载两端电压, 所以可动线圈
又叫电压线圈 。
1,直流和单相交流功率的测量
*
*
I 1
I 2
R V
W
*
*
I 1
I 2
负
载
W
*
* I 1
I 2
( a ) 原理图 ( b ) 符号 ( c ) 接线图
+
U
－
( W / d i v )
m
NN
a
IUC ? CaP ?
分格常数,被测功率,
2,三相功率的测量
Z
Z
Z
W
*
*
Z
Z
Z
W
*
*
(a ) 星形连接 ( b ) 三角形连接
三
相
负
载
W
*
*
W
*
*
一表法,用一个
单相功率表测得
一相功率，然后
乘以 3即得三相
负载的总功率。
二表法,用两只单相功率表来测量三
相功率，三相总功率为两个功率表的
读数之和。若负载功率因数小于 0.5，
则其中一个功率表的读数为负，会使
这个功率表的指针反转。为了避免指
针反转，需将其电压线圈或电流线圈
反接，这时三相总功率为两个功率表
的读数之差。
Z
Z
Z
W
*
*
W
*
*
W
*
*
W
*
W
*
* *
W
*
W
*
* *
W
*
*
(a ) 二元功率表 (b) 三元功率表
三表法,用 3只单相功率
表来测量三相功率，三
相总功率为 3个功率表的
读数之和。
用二元功率表和三元功率表测量三相总功率，三相总功率均可
直接从表上读出。
10.3.4 电能的测量
电压线圈
电流线圈u
+
＿
接至积算机构
转盘 永久磁铁驱动机构用来产生转动力
矩, 包括电压线圈, 电流
线圈和铝制转盘 。 当电压
线圈和电流线圈通过交流
电流时, 就有交变的磁通
穿过转盘, 在转盘上感应
出涡流, 涡流与交变磁通
相互作用产生转动力矩,
从而使转盘转动 。
制动机构用来产生制动力矩，由永久磁铁和转盘组成。转盘转
动后，涡流与永久磁铁的磁场相互作用，使转盘受到一个反方
向的磁场力，从而产生制动力矩，致使转盘以某一转速旋转，
其转速与负载功率的大小成正比。
积算机构用来计算电度表转盘的转数，以实现电能的测量和计
算。转盘转动时，通过蜗杆及齿轮等传动机构带动字轮转动，
从而直接显示出电能的度数。
电度表
*
*
相线
中性线
入
入出 出
单相电度表接线时, 电流线圈与负载串联,
电压线圈与负载并联 。 单相电度表共有四根
连接导线, 两根输入, 两根输出 。 电流线圈
及电压线圈的电源端应接在相 （ 火 ） 线上,
并靠电源侧 。
10.4 电阻的测量
10.4.1 万用表
μ A
D
1
D
2
R
A1
R
A2
R
A 3
R
V 1
R
V 2
R
V3
R
V1
'
R
V2
'
R
V3
'
R
1
R
2
R
3
－ +
E R
－ +
50m A
5m A
50 μ A
5V －
50V －
500V －
5V ～ 50V ～
500V ～
R × 100
R × 10
R × 1
1、磁电式万用表
（ 1） 直流电流的测量 。 转换开关置于直流电流档, 被测电流
从 +,－两端接入, 便构成直流电流测量电路 。 图中 RAl,RA2、
RA3是分流器电阻, 与表头构成闭合电路 。 通过改变转换开关
的档位来改变分流器电阻, 从而达到改变电流量程的目的 。
（ 2） 直流电压的测量 。 转换开关置于直流电压档, 被测电压
接在 +,－两端, 便构成直流电压的测量电路 。 图中 RVl,RV2、
RV3是倍压器电阻, 与表头构成闭合电路 。 通过改变转换开关
的档位来改变倍压器电阻, 从而达到改变电压量程的目的 。
（ 3） 交流电压的测量 。 转换开关置于交流电压档, 被测交流
电压接在 +,－两端, 便构成交流电压测量电路 。 测量交流时
必须加整流器, 二极管 D1和 Dl组成半波整流电路, 表盘刻度反
映的是交流电压的有效值 。 RVl',RV2',RV3'是倍压器电阻, 电
压量程的改变与测量直流电压时相同 。
（ 4） 电阻的测量 。 转换开关置于电阻档, 被测电阻接在 +,－
两端, 便构成电阻测量电路 。 电阻自身不带电源, 因此接入电
池 E。 电阻的刻度与电流, 电压的刻度方向相反, 且标度尺的
分度是不均匀的 。
500型万用表
有两个“功能 /量程”
转换旋钮，每个旋钮
上方有一个尖形标志。
利用两个旋钮不同位
置的组合，可以实现
交、直流电流、电压、
电阻及音频电平的测
量。如测量直流电流，
先转动左边的旋钮，
使,A”档对准尖形标
志，再将右边旋钮转
至所需直流电流量程
即可进行测量。使用
前注意先调节调零旋
钮，使指针准确指示
在标尺的零位置。
2、数字式万用表
A C / D C 变换
I / V 变换
R / V 变换
功能变换器
A / D 变换 计数器 数字显示
控制电路
转换开关 直流数字电压表
模拟
输入
数字式万用表由功能变换器, 转换开关和直流数字电压表 3部
分组成, 其原理框图如图所示 。 直流数字电压表是数字式万用
表的核心部分, 各种电量或参数的测量, 都是首先经过相应的
变换器, 将其转化为直流数字电压表可以接受的直流电压, 然
后送入直流数字电压表, 经模／数转换器变换为数字量, 再经
计数器计数并以十进制数字将被测量显示出来 。
A m A V / Ω
功能和量程
选择开关
液晶显示器
输 入端插孔
β 插座
C O M
（ 1 ）输入端插孔：黑表笔总是插, C O M,插孔，测量
交直流电压、电阻、二极管及通断检测时，红表笔插, V/
Ω,插孔，测量 20 0m A 以下交直流电流时，红表笔插
,mA,插孔，测量 20 0m A 以上交直流电流时，红表笔插
,A,插孔
（ 2 ）功能和量程选择开关：交、直流电压档的量程为
20 0m V, 2V, 20 V, 20 0 V, 10 00 V,共 5 档。交、直流电
流档的量程为 200 μ A, 2m A, 20 m A, 20 0m A, 10 A,共 5
档。电阻挡的量程为 200 Ω, 2k Ω, 20k Ω, 200k Ω, 2 Ｍ
Ω, 20 Ｍ Ω,
200
，共 7 档，其中
200
档用于判断电
路的通、断。
（ 3 ） β 插座：测量三极管的 β 值，注意区别管型是
N P N 还是 P N P 。
10.4.2 兆欧表
直流
发电机
R
A
R
V
R
x
N
S
1
2
屏 G
线 L
地 E
－
+
兆欧表俗称摇表, 是测量绝缘体电阻的专用仪表,
主要由磁电式流比计与手摇直流发电机组成 。
流比计是用电磁力代替游丝产生反作用力矩的仪表。它与一
般磁电式仪表不同，除了不用游丝产生反作用力矩外，还有
两个区别：一是空气隙中的磁感应强度不均匀；二是可动部
分有两个绕向相反且互成一定角度的线圈，线圈 1用于产生
转动力矩，线圈 2用于产生反作用力力矩。
被测电阻接在 L（ 线）和 E（ 地）两个端子上，形成了两个
回路，一个是电流回路，一个是电压回路。电流回路从电源
正端经被测电阻 Rx,限流电阻 RA,可动线圈 1回到电源负端
。电压回路从电源正端经限流电阻 RV,可动线圈 2回到电源
负端。由于空气隙中的磁感应强度不均匀，因此两个线圈产
生的转矩 T1和 T2不仅与流过线圈的电流 I1,I2有关，还与可动
部分的偏转角 α有关。当 T1=T2,可动部分处于平衡状态，其
偏转角 α是两个线圈电流 I1,I2比值的函数（故称为流比计）
，即,
??
?
?
??
?
?
?
2
1
I
I
f?
因为限流电阻 RA,RV为固定值, 在发电机电压不变
时, 电压回路的电流 I2为常数, 电流回路电流 I1的大
小与被测电阻 Rx的大小成反比, 所以流比计指针的
偏转角 α能直接反映被测电阻 Rx的大小 。
流比计指针的偏转角与电源电压的变化无关, 电源
电压 U的波动对转动力矩和反作用力矩的干扰是相同
的, 因此流比计的准确度与电压无关 。 但测量绝缘
电阻时, 绝缘电阻值与所承受的电压有关 。 摇手摇
发电机时, 摇的速度须按规定, 而且要摇够一定的
时间 。 常用的兆欧表的手摇发电机的电压在规定转
速下有 500V和 1000V两种, 可根据需要选用 。 因电
压很高, 测量时应注意安全 。
E
L
G
电缆外皮
内层绝缘
电缆芯
M Ω
兆欧表的接线端钮有 3个, 分别标有, G（ 屏 ）,,, L（ 线
）,,, E（ 地 ）, 。 被测的电阻接在 L和 E之间, G端的作
用是为了消除表壳表面 L,E两端间的漏电和被测绝缘物表
面漏电的影响 。 在进行一般测量时, 把被测绝缘物接在 L、
E之间即可 。 但测量表面不干净或潮湿的对象时, 为了准确
地测出绝缘材料内部的绝缘电阻, 就必须使用 G端, 图示为
测量电缆绝缘电阻的接线图 。
