你的搭档刚买了一个钢笔形状的交流电压检测器。他称之为“蜱迹追踪器”或“发光尖端”。你见过他去哪儿都把它放在衬衫口袋里。他一定很喜欢，因为他不会把它借出去。当你问他这个问题时，他声称它可以检测绝缘电线内的交流电电压。他还说，他曾用它来快速检测分支电路中开路的中性点，或者在某些情况下发现金属外壳的接地不良。
这东西到底是怎么工作的?它如何在不与金属接触的情况下检测电压?它能检测到接地金属管道内的带电导体吗?
电容耦合
交流电压检测器的工作原理是电容耦合。为了理解这一点，让我们暂时回到电路理论，回忆电容器是如何工作的。电容器有两个导体或“板”，它们被称为电介质的非导体隔开。如果我们在两根导体上连接一个交流电压，当电子被对面板上的电压交替吸引或排斥时，就会产生交流电流。有一个完整的交流电路，即使没有“硬连线”电路连接。电容内部的电场，在两块板之间，完成了交流电路。
我们通常认为电容器是独立的电路组件，如电机启动盖，但实际上，世界上充满了我们通常没有意识到的小“流浪”电容器。举个例子。假设你正站在铺有地毯的混凝土地板上，正对着一个120v的灯具，灯是亮着的。你的身体正在传导非常小的交流电流，因为它是由两个串联电容器组成的电路的一部分。第一个电容器的两个导体或板是灯泡和你身体中的带电元素。电介质就是它们之间的空气(也许还有你的帽子)。第二个电容器的两个导体是你的身体和混凝土地板(记住，混凝土是一个很好的导体，正如使用混凝土包裹电极作为接地所示)。第二个电容器的电介质是地毯加上你的鞋子和袜子。第二个电容器比第一个大得多。一个非常小的交流电流将流动，因为有120伏通过串联组合。 (As an aside, this current must be way below the shock threshold or we wouldn't be living in a world of ac power-we definitely would not be turning on lights in the bathroom.)
电容式电压传感器
但是串联的两个电容之间的电压是如何分配的呢?这个答案对于理解电容式电压传感器的工作原理至关重要。让我们再次简要地回到电路理论。在串联电路中，最大的电压会在最大的阻抗上产生(欧姆定律)。对于电容器，电容器越小，阻抗就越大(称为电容电抗)。这有点棘手，因为它与电阻的行为相反，但记住这一点，剩下的就很简单了。当两个电容器串联时，最大的电压将在最小的电容器上产生。在上面的例子中，只有几伏特会在你的脚和地板之间(大电容器)，而剩余的120伏特将在你的头和灯泡之间(小电容器)。这听起来可能很奇怪，因为我们通常不认为地毯和地板是电路的一部分，但事实上，如果我们正确应用它们，它们将遵守欧姆定律和基尔霍夫定律。
电容式电压传感器的工作原理是，当你拿在手里，并将针尖靠近带电导体时，你是在将高阻抗传感元件插入电容耦合串联电路中。在前面的例子中，你的手和身体形成一个相对较大的电容器耦合到地板上。传感器尖端是一个小电容耦合到活电压。传感电路检测电压并打开灯或发出蜂鸣器的声音。
试试看
为了自己证明这个理论，试试这个简单的测试:找一盏有两根电源线的金属台灯，也就是说，一盏没有接地的台灯。把电线插到插座上，把传感器拿在手里，把尖端碰在灯的金属框架上。传感器应该指示活电压，因为灯的金属框架靠近(电容耦合到)电线的热侧，并且没有接地导体来“拉低”电压。换句话说，传感器检测“杂散”电压耦合到光帧之间的“杂散”电容与线的热侧。现在，把传感器放在一堆书或其他不导电的物体上，这样当你把手拿开时，传感器的尖端仍然与灯架接触。传感器将不再显示活电压，因为它的电容耦合电路被打破时，你把你的手!
这个测试为我们提供了一个关于传感器如何检测支路中性点的线索。让我们假设您正在测试的电路是一个120v壁式插座。当你插入一个负载时，什么都不会发生。快速检查面板显示正确的断路器是开着的，你的万用表在出口的热地之间测量120v。接下来，你拿出你的传感器，把尖端插入插座的热的一面-它显示活电压。然后，您将尖端插入插座的中性一侧，得到相同的结果-带电电压指示。这怎么可能呢?如果中性点与热导体接触，我们不会短路吗?断路器不会被触发吗?如果我们仔细考虑电容耦合，答案将是显而易见的。 The hot and neutral conductors are lying side by side for the complete distance from the outlet back to the panel. In other words, they are capacitively coupled together: each wire is one "plate" of the capacitor and the conductor insulation is the dielectric. If the neutral is open at the panel, and therefore not grounded, the neutral conductor will float up to nearly the same voltage as the hot. That's why the voltage sensor indicates live voltage on the neutral.
你自己试试用两根延长线。把一根线插到墙上的插座上，把第二根线插到第一个插座上，但只连接热的一边，让中性点开着。走到第二根电线的松散一端，尝试两边的电压传感器。它们都应该显示活电压。
在一定条件下，我们可以使用电压传感器来检测金属外壳或管道部分的不良接地连接。事实上，在接触或工作任何电气外壳之前，这是一个好习惯。考虑前面描述的灯框测试。传感器显示框架上有活电压的原因是因为未接地的金属框架上有来自热导体的杂散电压。在不接地的金属外壳的情况下，电压传感器不会告诉你外壳是否因为电容耦合电压而“热”，或者如果它真的很热，比如说，因为接触了带电的电线(相位导体上的绝缘磨损)。差别可能是生或死。值得一看。