Jak a co měří ampérmetr

Tři základní měřicí přístroje pro elektrotechniku: voltmetry, ampérmetry a ohmmetry. Určitě jste tyto nástroje používali, ne jeden nebo dva z nich, ale všechny. Není možné, aby elektrotechnik neměl s těmito věcmi zkušenosti. Jejich obsluha a výroba je v podstatě snadná, ale prozatím se zaměřme na ampérmetry. Proto se prozatím dozvíme, co měří ampérmetr.

Ampérmetr je přístroj k měření proudu v elektrickém obvodu, přesněji řečeno průtoku elektrické energie. Stejně jako to, co jsme si přečetli v základním výkladu o elektrickém obvodu, je měrnou jednotkou elektrického proudu ampér se symbolem „A“.

Ampérmetr neboli ampérmetr je tedy přístroj k měření toho, kolik „ampér“ v obvodu teče. Nemusíte se divit, když narazíte na „ampérmetr“, protože si ho lidé často pletou.

Zní to dost podobně, ale správně je „ampérmetr“. Je to divné? Ale je to tak, jak to je. Není to tak vážně špatně, ale zní to tak divně.

Co je to ampérmetr

Elektrický proud má v soustavě SI jednotku Ampér, proto se jeho měřicí přístroj jmenuje ampérmetr nebo prostě ampérmetr. Přestože existují dva druhy proudu:

Z tohoto krátkého vysvětlení vyplývá závěr otázky:

Co měří ampérmetr?
Ampérmetr slouží k měření elektrického proudu v elektrickém obvodu, který se měří v ampérech (A).

Ampérmetr je konstruován pomocí pohyblivé cívky s ručičkou, kterou pohybuje galvanometr. Při zapojení do elektrického obvodu si jej nepleťte s voltmetrem. Ampérmetr byste měli zapojit do série s prvkem obvodu. Ampérmetr je navržen tak, aby měl uvnitř velmi malý odpor.

Proč?

Podle Ohmova zákona, kde I = V/R, je zřejmé, že potřebujeme, aby odpor byl co nejmenší, protože nechceme měnit hodnotu proudu. Představte si následující schéma, obvod má zdroj napětí 10 V a odpor 2Ω. Jako odpor ampérmetru přidáme odpor 0,5Ω.

I když bude mít ampérmetr 0,5-Ω, bude to mít vliv na proud v obvodu. Proud v obvodu má být 10/2 = 5 A. Ampérmetr s odporem „0,5Ω“ způsobí, že proud klesne na 10/2,5 = 4 A.

Je to samozřejmě zbytečné.

Teď už chápete, proč je ampérmetr navržen tak, aby měl velmi malý odpor co nejblíže nule.

Aby ampérmetr neovlivňoval hodnotu proudu, používá malý odpor zapojený paralelně s galvanometrem. Účelem této konstrukce je, aby veškerý proud protékal rezistorem.

Proč?

Jak jste se učili v základech elektroniky, větví s menším odporem poteče větší proud.

Další problém: je ampérmetr digitální měřicí přístroj? Odpověď zní NE. Ampérmetr je analogový měřicí přístroj. Můžete najít nebo použít „digitální“ ampérmetr, ale to neznamená, že ampérmetr pracuje digitálním způsobem. Ampérmetr není ani mechanický. Digitální ampérmetr, který používáte, musí mít digitální displej (7segmentový displej), ale je to kvůli převodníku.

Digitální multimetr používá ADC (analogově-digitální převodník), který zajišťuje mikrokontrolér, jenž provádí veškeré výpočty a zobrazení přes odpor.

Ideálně má ampérmetr nulový odpor, takže ampérmetr nezmění žádnou hodnotu v obvodu. Ale jak jsme si již uvědomili, ideální stav se vyskytuje pouze v matematické analýze, nikoliv v praktické analýze. I vodič vodiče má velmi malý odpor.

Při používání ampérmetru musíte být opatrní. Jak je uvedeno výše, ampérmetr musí být zapojen do série s větví. Pokud ampérmetr zapojíte paralelně, bude proud velmi vysoký (lze předpokládat „zkrat“) a vyhodí pojistku, zničí ampérmetr nebo dokonce rozbije součástky obvodu.

Funkce ampérmetru

Galvanometr a ampérmetr

Galvanometr je schopen zjistit hodnotu a směr proudu v obvodu. Stejně jako je uvedeno výše, má ukazatel připevněný ke kotvě, vyrobené z cívek. Ukazatel je kalibrován tak, aby bylo možné odečíst výsledky jeho pohybu.

Jaký je tedy rozdíl mezi galvanometrem a ampérmetrem?

Pokud jste viděli nejzákladnější stejnosměrný obvod, pak si uvědomujete, že kotvou lze pohybovat pomocí sady magnetů, zatímco kotva je napájena elektrickým proudem. Stejný koncept lze použít k rozlišení galvanometru a ampérmetru:

Galvanometr potřebuje sadu magnetů, zatímco ampérmetr ji nepotřebuje.

Dalším rozdílem je, že galvanometr je schopen měřit pouze stejnosměrný proud.

Dovedete si to představit, že? Proč nemůže měřit střídavou hodnotu? Protože střídavý proud má zápornou polaritu, bude se ukazatel pohybovat opačným směrem. Podle mého názoru dost zmatené.

Jak tedy ampérmetr měří střídavý proud? Zatímco stejnosměrný ampérmetr stále využívá principu pohyblivé cívky a magnetu, střídavý ampérmetr počítá kousky železa, které se pohybují za přítomnosti elektromagnetické síly pevného drátu cívky.

Symbol ampérmetru pro střídavý i stejnosměrný proud je stále stejný. Stejně jako u voltmetru, ale místo něj používáme písmeno „A“. You may find it in the next section, how do we use an ammeter.

Shunt Resistance

There are two characteristics of a galvanometer:

• A very sensitive device even for a small change of electric current.
• Can’t measure high electric potential.

Since we should not change the electric current, we are only permitted to use a very small resistance. But how do we do it with a galvanometer?

We connect the resistor in a parallel with the galvanometer. Since it is a „parallel“ connection, we may call it a shunt resistance. (Shunt = Parallel)

Remember what we have talked about above, the reason we put the ammeter in a series connection with the circuit? We will use the shunt resistance to draw all the current through it so that the galvanometer will only receive a very small current.

This way the galvanometer can measure much higher current. Of course, the shunt resistance will also protect the galvanometer at the same time.

How do we determine the value of the shunt resistance? Observe the equation below:

Where:

S = shunt resistance
G = resistance of the galvanometer
Ig = maximum current that can be passed through the galvanometer for full-scale deflection
I = the current to be measured

Because I is the current we measure, then the Ig is the only current permitted to pass through the galvanometer for full-scale deflection. And the rest current (I – Ig) have to flow through the shunt resistance.

We consider the G and S in parallel.

The effective resistance of the ammeter is expressed as:

How Does an Ammeter Work

The ammeter is designed to measure the electric current in a circuit.

Jak funguje?

Ampérmetr změří proud protékající soustavou cívek s velmi malým odporem a induktivní reaktancí. Impedanci je třeba udržovat ve velmi malém čísle, aby ampérmetr kvůli své dodatečné impedanci nezměnil hodnotu proudu.

Na obrázku výše je ampérmetr s pohyblivou cívkou a často jej nazýváme analogový ampérmetr. Uvnitř se nacházejí pevné magnety, které mají za úkol působit proti elektrickému proudu, který jím protéká. Jeho ukazatel se pohybuje pomocí kotvy, umístěné ve středu magnetu (podobně jako u jednoduchých stejnosměrných motorů). Ukazatel je umístěn v přesném místě se stupnicí a číslem na displeji.

Nejdůležitější věcí každého měřicího přístroje je, že by neměl měnit proměnné hodnoty v obvodu. Voltmetr, ampérmetr a ohmmetr nesmějí měnit napětí, proud a odpor uvnitř obvodu.

Jak a co měří ampérmetr

Po tom, co jsme se dozvěděli, co je to ampérmetr a galvanometr, si je vyzkoušíme v praxi: jak a co měří ampérmetr.

Co bychom zde měli pochopit:

• Pochopit, co měří ampérmetr
• Vědět, jak používat ampérmetr k měření proudu

Pochopit, co měří ampérmetr

Pokud čtete tento příspěvek, vsadím se, že jste pochopili, co je to proud. Je těžké naučit se ampérmetr, pokud ani nevíte, co ampérmetr měří. Vše, co si musíte nejdříve přečíst, je přístupné v mém příspěvku o tom, co jsou elektrické proudy. Shrnutí,

Elektrický proud je změna náboje za určitou dobu, měří se v ampérech (A) a náboj je atomová částice v elektrické soustavě, měří se v coulombech

Nezapomeňte zapojit ampérmetr do série s obvodem. Pokud jej omylem zapojíte paralelně, bude se chovat jako zkrat.

Víme, jak používat ampérmetr k měření proudu

Pro příklad použijme jednoduchý elektrický obvod uvedený níže. Použijeme zdroj napětí 3 V a sadu tří rezistorů s odporem 10 Ω. Z Ohmova zákona snadno zjistíme, že proud bude 1 Ampér. Protože je snadné vypočítat obvod, který je velmi jednoduchý, ampérmetr opravdu nepotřebujeme.

Ale co budeme dělat, když je obvod složitý, se spoustou součástek a kombinací sériového a paralelního zapojení, přičemž nemáme luxus času? Zde se odehrávají měřicí nástroje.

V každém případě analyzujme níže uvedený obvod:

Počítejme hodnoty i1, i2 a i3.

Pro začátek zjistíme proudy nejprve pomocí základního Ohmova zákona, abychom si později ověřili správnost odečtu měřicích přístrojů.

Pro i1, protože se jedná o proud v sérii se zdrojem napětí, můžeme jej považovat za celkový proud v obvodu. Abychom mohli vypočítat celkový proud v obvodu, musíme nejprve vypočítat celkový odpor v obvodu.

And then the total resistance

The total current is

For i2 and i3 we can use current division. Since R2 and R3 have the same resistance, we will split the total current by 2. Hence,

i2 = 0.1A and i3 = 0.1 A

We have the current values here. Time to use a different approach with an ammeter.

How much resistance does an ammeter have? Let’s assume it has 0.01-Ω.

For i1, we will put an ammeter between the voltage source and R1. the circuit become:

Like what you have noticed, the i1 is 0.19998 A.It is very close to the 2 A if we use Ohm’s law. Why are they different? Because if we use mathematical methods, we assume that every component is in ideal condition. The ideal ammeter has zero inner resistance which is impossible in a practical way. The ammeter’s resistance of 0.01-Ω reduces the total current a little bit and we can ignore the difference.

Moving on to the i2 and i3,

We get 0.09999 A for i2 and i3 instead of 0.1 A. And again, we can ignore the differences.

Frequently Asked Questions