如圖所示，鐵心上一次繞組N1通過直流電流I1，而二次繞組N2接交流電壓U2。則當改變電流I1時，由于鐵心中磁導率的改變，繞組N2的總阻抗改變，從而改變了取自交流網路的電流I2。這是直流互感器的基本原理。

但是這樣的結構還不同于直流互感器，因為交流電流I2僅在一個半波周期的時間內與被測量的直流電流Il成比例。

    直流互感器通常直流互感器用兩個相同的鐵心(A、B)，鐵心上的一次和二次繞組的結法為，在交流電壓D2的一個半波周期內，一個鐵心中的直流磁通與交流磁通方向相同，另一個鐵心中交、直流磁通則反向;在下個半波周期內兩鐵心中磁通作用相反。兩個鐵心輪換工作，直流互感器在整個周期連續工作，且由于交流繞組的相反聯結，兩個一次直流繞組中交流電勢相反，相互抵消了.直流互感器二次電流I2，可以用直接接在二次回路的電磁式電流表測量。但二次電流常用橋式固體整流器整流，則可用隘電式有等距刻度的電流表測量，靈敏度高而損耗小。

    直流互感器有串聯、并聯兩種基本線路。串聯線路還可以在二次側加中間交流互感器，然后整流，使之具有二級電流比，便于測量大電流。防磁補償式直流互感器是采用串聯反接線路，在增加的鐵心上，加防磁補償繞組。