手摇式兆欧表的原理电路如图1所示。图中g为手摇发电机，发电机组件由摇柄、防逆转系统、传动齿轮、离心式摩擦调速系统、发电机等组成；电路系统由倍压整流电路及测量装置磁电式双动圈流比计组成，仪表的指针固定在双动圈上。仪表的三个接线柱分别是：线路端l、接地端e、屏蔽端g。其工作原理如下：
图1 手摇式兆欧表原理电路图
顺时针摇动兆欧表手柄时，手柄使棘轮、齿轮、离心摩擦调速等机构转动，并带动发电机转子以5倍于手柄的转速旋转，定子线圈输出交流电压。棘轮系统是防止转子逆转，离心摩擦调速系统防止转子超速。手柄以额定转速转动时，定子线圈将输出的交流电压，经二极管v1、v2，电容c1、c2倍压整流后，在a、b两端输出直流高压。
测量时被测电阻rx接于兆欧表的“线路端l”与“接地端e”之间。电压线圈l1、电阻rc和被测电阻rx相串联，电流线圈l2和电阻rv相串联，然后再并联接至a、b两端。设线圈l1电阻为r1，线圈l2电阻为r2，当摇动手摇发电机时，兆欧表将输出直流高电压u，则两个线圈通过的电流分别为：
两式相除得：
式中的r1、r2、rc均为定值，仅rx为变量，所以改变rx会引起比值i1／i2的变化。由于线圈l1与线圈l1绕向相反，流入电流i1和i2在永久磁场作用下，在两个线圈上分别产生两个方向相反的转矩t1和t2, 由于气隙磁场不均匀，因此t1和t2既与对应的电流成正比又与其线圈所处的角度有关。当t1≠t2时指针发生偏转，直到t1=t2时，指针停止。指针偏转的角度只决定于i1和i2的比值，此时指针所指的刻度是被测设备的绝缘电阻值。
当e端与l端短接时，i1为最大，指针顺时针方向偏转到最大位置，即“0”位置；当e、l端未接被测电阻时，rx趋于无穷大，i1=0，指针逆时针方向转到“∞”位置。