黃正玉 姚力濤

（深圳市第二實(shí)驗(yàn)學(xué)校，廣東 深圳 518021）

1 引言

全日制普通高級中學(xué)物理教科書（第2冊）以及現(xiàn)行的粵教版普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書（物理選修3-2）變壓器一節(jié)，均介紹了電流互感器和電壓互感器的原理和計(jì)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(jìn)行初步實(shí)驗(yàn)探討.

2 結(jié)構(gòu)原理

鉗表實(shí)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(nèi)部基本結(jié)構(gòu)相當(dāng)于一個變壓器，如圖2所示，根據(jù)變壓器原理有關(guān)系式由I、N、N便可推算出I.2211

圖1

圖2

3 實(shí)驗(yàn)探究

和其他儀表一樣，使用前也要機(jī)械調(diào)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(yōu)勢就是可在不斷電的情況下測量交變電流，下面分幾步進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究.

實(shí)驗(yàn)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(dǎo)線放入鉗口中央，使鉗口閉合緊密，讀出示數(shù).

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(shí)驗(yàn)2：測量較小電流的改進(jìn)方法.

當(dāng)使用最小量程測量，其讀數(shù)還不明顯時，可將被測導(dǎo)線繞幾匝，匝數(shù)要以鉗口中央的匝數(shù)為準(zhǔn).根據(jù)變壓原理，此時的示數(shù)和實(shí)際測量值需要進(jìn)行換算.換算關(guān)系為，測量值＝指示值／匝數(shù).如圖4所示，燈泡電流I2＝A＝0.23A.結(jié)果和第1次測量基本一致.從理論上說匝數(shù)多，示數(shù)大，相對誤差小.

圖3

圖4

圖5

實(shí)驗(yàn)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(nèi)（如圖5），電流表沒有示數(shù).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(chǎn)生的合磁場總是為0，所以磁通量為0，也就沒有電磁感應(yīng)現(xiàn)象，當(dāng)然儀表就沒有示數(shù).圖5中用鉗表直接測量學(xué)生電源的輸入雙股線，示數(shù)I3＝0A.

實(shí)驗(yàn)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(jìn)行測量便可.如圖6所示，分開雙股線后，就可以正常進(jìn)行電流測量了.測量電流為I4＝0.08A.

4 實(shí)驗(yàn)結(jié)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(lián)進(jìn)電路中才可以進(jìn)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(jìn)行檢測.測量時，應(yīng)使被測導(dǎo)線處在鉗口的中央，并使鉗口閉合緊密，以減少誤差.

上述實(shí)驗(yàn)教學(xué)，避免了學(xué)生死記硬背，目標(biāo)明確，符合學(xué)習(xí)者的心理，但處理不好容易分散學(xué)生的學(xué)習(xí)目標(biāo)，因此教師的處理非常重要，盡量采用學(xué)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(jì)量，2009（01）.