文深入探讨了模拟直流电流表的基本要素。我们将首先讨论电流表电阻，并说明如何使用称为分流器的电阻器与 PMMC（永磁动线圈）并联来准确测量更大的电流。本文还探讨了多量程电流表，它利用不同的分流电阻值和针对不同电流范围的先合后断开关。，本文介绍了 Ayrton 分流器作为一种解决方案，可限度地减少在与仪表并联使用分流器时由开关接触电阻引起的误差。了解模拟直流电流表的这些基本方面对于的电流测量至关重要。
由于 PMMC 的偏转与通过其线圈的电流成正比，因此该仪器本质上是一个电流表。然而，它只能直接用作电流表，仅适用于运动线圈中流动的非常小的电流水平。如果需要测量更大电流的电流表，则必须进行修改。
在图 1(a) 所示的直流电流表 中，一个称为分流器的电阻器与 PMMC 并联连接。图1(b)显示了整个仪器的等效电路，包括线圈电阻R m 和分流电阻R S。可以看出，待测电流的一小部分通过线圈，其余通过分流器。根据线圈电阻和仪表满量程偏转 (FSD) 电流的知识，可以针对要测量的任何所需电流水平确定分流器的电阻。当电流表 设计为指示（例如）100 A 的电流时，仪表刻度会重新校准，以在 FSD 处读取 100 A，并在其他点处按比例读取。
(a) 电流表由 PMMC 和分流器组成
(b) 电流表等效电路
图 1. 在电流表中，低电阻分流器会导致大部分电路电流绕过低电流 PMMC。仪器测量总电流的一部分并在其刻度上指示总电流。图片由 Amna Ahmad 提供示例 1 中演示了确定分流电阻值的过程。
实施例1
PMMC 的线圈电阻为 200 Ω，当线圈电流为 750 ?A 时会产生满量程偏转。确定仪器用作 FSD = 1 A 电流表所需的分流电阻值。
解决方案
由图1(b)可知，仪表电压为
\[V_{m}=I_{m}\times r_{m}\]
满量程偏转时
\[V_{m}=I_{FSD}\times r_{m}=750\mu A\times200\Omega=150mV\]
分流电压为
\[V_{s}=V_{m}=150mV\]
分流电流
\[I_{s}=I-I_{m}=1A-750\mu A=999.25mA\]
分流电阻为
\[R_{s}=\frac{V_{m}}{I_{s}}=\frac{150mV}{999.25mA}\约0.15\Omega\]
电流表电阻
对于电流表来说，低电阻非常重要，因为它总是与负载串联以测量其电流。如果电流表电阻没有明显低于负载电阻，则电路中包含电流表可能会导致负载电流发生显着变化，如图 2 和示例 2 所示。
(a) 不带电流表的电路
(c) 电流表电阻增加了电路电阻
图 2. 安培表应具有非常低的电阻，这样它就不会显着增加电路中的总电阻并在测量中引入误差。图片由 Amna Ahmad 提供实施例2
使用电阻为 1 Ω 的电流表测量 100 V 电源提供给 4 Ω 电阻的电流。计算电流表连接之前和加入电路之后通过电阻的电流。
解决方案
不带电流表
\[I=\frac{E}{R_{x}}=\frac{100V}{4\Omega}=25A\]
电路中装有电流表
\[I=\frac{E}{R_{x}+R_{a}}=\frac{100V}{4\Omega+1\Omega}=20A\]
多量程电流表
通过使用多个分流电阻器值和旋转开关来选择所需的范围，可以简单地构建多量程电流表。图3(a)显示了电路布置。当以这种方式使用仪器时，必须小心确保分流器不会开路，即使是短暂的瞬间；否则，仪器线圈中可能会流过很大的电流，从而可能导致仪器损坏。
图 3(b) 中所示的先合后断开关可保护设备免受多量程电流表中分流器开路的可能性。宽端动触点在与前一个端子失去接触之前连接到正在切换到的端子。因此，它会在与前一个终端断开联系之前与下一个终端建立联系。在切换期间，两个分流器与仪器并联，避免了分流器开路。
(a) 多量程电流表电路
(b) 先合后断开关
图 3. 在多量程电流表中，可以选择多个分流器中的任何一个。必须始终使用先合后断开关来保持低电流 PMMC 并联。图片由 Amna Ahmad 提供艾尔顿分流术
由于电流表分流器的电阻值较低，因此图 3 所示电路中与电流表并联的开关接触电阻可能会引入误差。图 4(a) 所示的 Ayrton 分流器避免了与电表并联的开关接触电阻，并保护动圈电表免受电流过大的可能性。当开关的动触头连接到端子B时，与仪表并联的分流器的电阻为(R 1 +R 2 +R 3 )。图 4(b) 对此进行了说明。当动触头切换到C端时，分流器变为(R 1 +R 2 )，电阻R 3 现在与仪表串联[图4(c)]。，对于端子 D 处的动触点，分流器为电阻器 R 1，并且 (R 2 +R 3 ) 与仪表串联[图 4(d)]。请注意，始终存在与电表并联的分流器，并且开关接触电阻不是电表/分流器并联组合的一部分。分流电阻通常比低电流仪表电阻小得多，因此当直接与仪表串联时，它们实际上没有任何影响。
(a) Ayrton 分流器和仪表
(b) 与仪表并联的电阻器 R 1 +R 2 +R 3
(c) R 1 +R 2 与仪表并联
(d) R 1 与仪表并联
图 4. Ayrton 分流器具有多个与 PMMC 并联的串联分流器。通过选择分流器连接点之一的连接点，可以将一个或多个分流器与 PMMC 电路并联，而其他分流器与仪表串联。图片由 Amna Ahmad 提供
