【直流电压表、电流表量程的扩展】在实际的电子测量过程中，我们常常会遇到测量范围不足的问题。例如，一个普通的直流电压表可能只能测量0到5V的电压，而如果需要测量更高的电压值，就需要对仪表进行量程的扩展。同样，对于电流表而言，当被测电流超过其最大量程时，也需要通过一定的方法来扩大其测量范围。本文将围绕直流电压表和电流表量程扩展的基本原理、实现方式及其实际应用进行探讨。

一、直流电压表的量程扩展

直流电压表通常由一个灵敏的磁电式测量机构（如微安表）构成，其内部电阻较大，能够直接测量较小的电压。然而，在实际应用中，若要测量更高电压，必须通过外部电路的设计来实现量程的扩展。

原理：

电压表的量程扩展是通过在表头两端并联一个高阻值的电阻（称为分压电阻）来实现的。这样，当被测电压较高时，大部分电压会加在分压电阻上，只有小部分电压作用于表头，从而避免表头因过载而损坏。

公式：

设原电压表的内阻为 $ R_v $，满偏电流为 $ I_g $，则其量程为 $ U_g = I_g \times R_v $。若要将其量程扩展为 $ U $，则需要并联一个电阻 $ R $，使得：

$$

U = I_g (R_v + R)

$$

由此可得：

$$

R = \frac{U}{I_g} - R_v

$$

通过选择合适的分压电阻，可以有效地将电压表的测量范围扩大。

二、直流电流表的量程扩展

与电压表不同，电流表的结构决定了它必须串入电路中才能测量电流。由于电流表本身的内阻较低，若直接用于大电流测量，容易造成过载甚至烧毁。

原理：

为了扩展电流表的量程，通常采用并联一个低阻值的分流电阻的方法。这样，大部分电流会通过分流电阻，只有一小部分流经表头，从而保护仪表不被烧毁。

公式：

设原电流表的内阻为 $ R_a $，满偏电流为 $ I_g $，则其量程为 $ I_g $。若要将其量程扩展为 $ I $，则需并联一个电阻 $ R $，满足：

$$

I = I_g + \frac{I_g R_a}{R}

$$

解得：

$$

R = \frac{I_g R_a}{I - I_g}

$$

通过合理选择分流电阻的阻值，即可实现对电流表量程的有效扩展。

三、实际应用与注意事项

在实际工程中，电压表和电流表的量程扩展不仅能够提高测量精度，还能增强仪器的适用性。例如，在电力系统中，常使用电压互感器和电流互感器来实现对高压或大电流的间接测量，这实际上也是一种量程扩展的应用。

需要注意的是，扩展后的仪表必须经过校准，以确保测量数据的准确性。此外，在选择分压电阻或分流电阻时，应考虑其功率损耗和温度稳定性，以避免因过热或阻值变化而导致测量误差。

四、总结

直流电压表和电流表的量程扩展是电子测量技术中的重要环节。通过合理的电路设计，可以有效提升仪表的测量范围，满足不同场景下的需求。掌握这一技术不仅有助于提高测量效率，也为实际工程应用提供了更多可能性。