钳表演示电流互感器的实验初探

黄正玉 姚力涛

（深圳市第二实验学校，广东 深圳 518021）

1 引言

全日制普通高级中学物理教科书（第2册）以及现行的粤教版普通高中课程标准实验教科书（物理选修3-2）变压器一节，均介绍了电流互感器和电压互感器的原理和计算.然而对生活中开始普遍使用的钳表却均没有介绍.笔者试图对钳表如何测量电流进行初步实验探讨.

2 结构原理

钳表实物图如图1所示.其工作部分主要由一只电磁式电流表和穿心式电流互感器组成.穿心式电流互感器铁心制成活动开口，且成钳形，故名钳形电流表.［1］

内部基本结构相当于一个变压器，如图2所示，根据变压器原理有关系式由I、N、N便可推算出I.2211

图1

图2

3 实验探究

和其他仪表一样，使用前也要机械调零.钳表是一个多功能表，其中的电压表、欧姆表和一般电压表、欧姆表使用方法一样.

钳表的最大优势就是可在不断电的情况下测量交变电流，下面分几步进行实验探究.

实验1：测量正在工作电路电流.

首先选择合适的电流测量量程，如图3将钳口张开将待测电流的导线放入钳口中央，使钳口闭合紧密，读出示数.

如图3所示，“12V 0.2A”的灯泡接在交流12V的电源上，用钳表测出电流I1＝0.20A.

实验2：测量较小电流的改进方法.

当使用最小量程测量，其读数还不明显时，可将被测导线绕几匝，匝数要以钳口中央的匝数为准.根据变压原理，此时的示数和实际测量值需要进行换算.换算关系为，测量值＝指示值／匝数.如图4所示，灯泡电流I2＝A＝0.23A.结果和第1次测量基本一致.从理论上说匝数多，示数大，相对误差小.

图3

图4

图5

实验3：能否直接测量双股线电流.

常用的电气的电线均为双股线，也就是火线和零线并成一股.将双股线直接放置钳表钳口内（如图5），电流表没有示数.分析原理可知，双线绕法中的两股电流总是大小相等，但电流方向总是相反，所以电流产生的合磁场总是为0，所以磁通量为0，也就没有电磁感应现象，当然仪表就没有示数.图5中用钳表直接测量学生电源的输入双股线，示数I3＝0A.

实验4：双股线电流怎么测量.

考虑到双股线不能直接测量，所以可以考虑将双股线分开，再将其中一个的电流进行测量便可.如图6所示，分开双股线后，就可以正常进行电流测量了.测量电流为I4＝0.08A.

4 实验结论

普通电流表测量电流时必须先断开电路，然后再将电流表串联进电路中才可以进行测量.嵌式电流表可以很方便地测量正在工作的电路中的交变电流，无需断电测量.但是无法直接测量家用电器中插头双股线上的电流.因而钳表比较适合电工在电井中对电路中的单股线进行检测.测量时，应使被测导线处在钳口的中央，并使钳口闭合紧密，以减少误差.

上述实验教学，避免了学生死记硬背，目标明确，符合学习者的心理，但处理不好容易分散学生的学习目标，因此教师的处理非常重要，尽量采用学生分组探究的方式完成.

图6

1 王水成.正确使用钳形电流表［J］.中国计量，2009（01）.