Wie und was misst ein Amperemeter

Die drei wichtigsten Messinstrumente für elektrische Dinge: Voltmeter, Amperemeter und Ohmmeter. Sie haben sicher schon einmal mit diesen Geräten gearbeitet, und zwar nicht nur mit einem oder zwei von ihnen, sondern mit allen. Es ist unmöglich, dass ein Elektroingenieur keine Erfahrung mit diesen Geräten hat. Sie sind im Grunde genommen einfach zu bedienen und herzustellen, aber für den Moment wollen wir uns auf Strommessgeräte konzentrieren. Deshalb lernen wir erst einmal, was ein Amperemeter misst.

Ein Amperemeter ist ein Gerät zur Messung des Stroms in einem Stromkreis oder genauer gesagt, des Stromflusses. Wie wir in der grundlegenden Erklärung eines Stromkreises gelesen haben, ist die Maßeinheit des elektrischen Stroms in Ampere, mit dem Symbol „A“.

Das Amperemeter oder Amperemeter ist also ein Werkzeug, um zu messen, wie viel „Ampere“ im Stromkreis sind. Du musst dich nicht wundern, wenn du das „Amperemeter“ findest, weil es oft verwechselt wird.

Es klingt ganz ähnlich, aber das richtige ist „Amperemeter“. Seltsam? Aber es ist, was es ist. Es ist nicht wirklich falsch, aber es hört sich so seltsam an.

Was ist ein Amperemeter

Der elektrische Strom hat die SI-Einheit Ampere, deshalb heißt das Messgerät Amperemeter oder einfach Amperemeter. Auch wenn es zwei Arten von Strom gibt: Wechselstrom und Gleichstrom, kann das Amperemeter problemlos beide messen.

Aus dieser kurzen Erklärung schließen wir auf die Frage:

Was misst ein Amperemeter?
Das Amperemeter dient zur Messung des elektrischen Stroms im Stromkreis, der in Ampere (A) gemessen wird.

Das Amperemeter besteht aus einer Drehspule mit einem Zeiger, der von einem Galvanometer bewegt wird. Verwechseln Sie es nicht mit einem Voltmeter, wenn Sie es an einen Stromkreis anschließen. Schließen Sie das Amperemeter in Reihe mit dem Element des Stromkreises an. Ein Amperemeter ist so konstruiert, dass es einen sehr niedrigen Widerstand hat.

Warum?

Anhand des Ohm’schen Gesetzes, in dem I = V/R ist, wird deutlich, dass der Widerstand so niedrig wie möglich sein muss, weil wir den Stromwert nicht verändern wollen. Stellen Sie sich das folgende Schema vor: Die Schaltung hat eine 10-V-Spannungsquelle und einen 2-Ω-Widerstand. Wir werden einen 0,5-Ω-Widerstand als Widerstand des Strommessers hinzufügen.

Auch wenn das Amperemeter einen 0,5-Ω-Widerstand hat, beeinflusst es trotzdem den Strom im Stromkreis. Der Strom im Stromkreis soll 10/2 = 5 A betragen. Das „0,5-Ω-Widerstands“-Amperemeter lässt den Strom auf 10/2,5 = 4 A sinken.

Das ist natürlich Verschwendung.

Jetzt verstehst du, warum das Amperemeter so konstruiert ist, dass es einen sehr kleinen Widerstand hat, der gegen Null geht.

Um den Stromwert nicht zu beeinflussen, verwendet das Amperemeter einen kleinen Widerstand, der parallel zum Galvanometer geschaltet ist. Der Zweck dieser Konstruktion ist, dass der gesamte Strom durch den Widerstand fließt.

Warum?

Genau wie du in den Grundlagen der Elektronik gelernt hast, fließt mehr Strom durch einen Zweig mit geringerem Widerstand.

Das nächste Problem: Ist das Amperemeter ein digitales Messinstrument? Die Antwort ist NEIN. Ein Amperemeter ist ein analoges Messgerät. Man kann zwar ein „digitales“ Amperemeter finden oder verwenden, aber das bedeutet nicht, dass das Amperemeter auf digitale Weise betrieben wird. Das Amperemeter ist nicht einmal mechanisch. Das digitale Amperemeter, das du verwendest, muss eine digitale Anzeige (7-Segment-Anzeige) haben, aber das liegt am Wandler.

Das digitale Multimeter verwendet einen ADC (Analog-Digital-Wandler), der von einem Mikrocontroller bereitgestellt wird, der alle Berechnungen und die Anzeige über einen Widerstand durchführt.

Im Idealfall hat ein Amperemeter einen Null-Widerstand, so dass das Amperemeter keinen Wert im Stromkreis verändert. Aber wie wir bereits festgestellt haben, tritt der Idealzustand nur in der mathematischen Analyse auf, nicht in der praktischen Analyse. Auch ein Leiterdraht hat einen sehr kleinen Widerstand.

Bei der Verwendung eines Amperemeters muss man vorsichtig sein. Wie bereits erwähnt, muss das Amperemeter in Reihe mit dem Zweig geschaltet werden. Wenn du das Amperemeter parallel schaltest, wird der Strom sehr hoch sein (man kann von einem „Kurzschluss“ ausgehen) und die Sicherung durchbrennen lassen, das Amperemeter zerstören oder sogar die Komponenten des Stromkreises zerstören.

Funktion des Amperemeters

Galvanometer und Amperemeter

Ein Galvanometer kann den Wert und die Richtung des Stroms in einem Stromkreis feststellen. Wie bereits erwähnt, hat es einen Zeiger, der an der aus Spulen bestehenden Armatur befestigt ist. Die Anzeige ist kalibriert, um die Ergebnisse seiner Bewegung abzulesen.

Was ist also der Unterschied zwischen einem Galvanometer und einem Amperemeter?

Wenn du den einfachsten Gleichstromkreis gesehen hast, dann weißt du, dass der Anker durch einen Satz von Magneten bewegt werden kann, während der Anker durch elektrischen Strom erregt wird. Das gleiche Konzept kann verwendet werden, um zwischen Galvanometer und Amperemeter zu unterscheiden:

Das Galvanometer braucht einen Satz Magnete, während das Amperemeter keinen braucht.

Der andere Unterschied ist, dass das Galvanometer nur Gleichstrom messen kann.

Du kannst es dir vorstellen, oder? Warum kann es keine Wechselstromwerte messen? Da der Wechselstrom eine negative Polarität hat, wird er den Zeiger in die entgegengesetzte Richtung bewegen. Meiner Meinung nach ein ziemlicher Blödsinn.

Wie misst das Amperemeter also Wechselstrom? Während das Gleichstrom-Amperemeter immer noch das Prinzip der beweglichen Spule und des Magneten verwendet, zählt das Wechselstrom-Amperemeter die Eisenteile, die in Gegenwart der elektromagnetischen Kraft eines festen Spulendrahtes bewegt werden.

Das Symbol für das Amperemeter ist sowohl für Wechselstrom als auch für Gleichstrom dasselbe. Genau wie beim Voltmeter, aber wir verwenden stattdessen den Buchstaben ‚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.

Wie funktioniert es?

Das Amperemeter misst den Strom, der durch eine Reihe von Spulen mit sehr geringem Widerstand und induktivem Blindwiderstand fließt. Die Impedanz muss sehr klein gehalten werden, damit das Amperemeter den Stromwert wegen seiner zusätzlichen Impedanz nicht verändert.

Das Bild oben ist ein Drehspul-Amperemeter und wir nennen es oft ein analoges Amperemeter. In seinem Inneren befinden sich feststehende Magnete, die dem durch ihn fließenden elektrischen Strom entgegenwirken sollen. Der Zeiger wird von einem Anker bewegt, der sich in der Mitte des Magneten befindet (ähnlich wie bei den einfachen Gleichstrommotoren). Der Zeiger ist mit der Skala und der Zahl auf dem Bildschirm gut positioniert.

Das Wichtigste bei allen Messgeräten ist, dass sie die variablen Werte im Stromkreis nicht verändern dürfen. Voltmeter, Amperemeter und Ohmmeter dürfen die Spannung, den Strom und den Widerstand im Stromkreis nicht verändern.

Wie und was misst ein Amperemeter

Nachdem wir gelernt haben, was Amperemeter und Galvanometer sind, wollen wir sie in die Praxis umsetzen: wie und was misst ein Amperemeter.

Was wir hier verstehen sollen, sind:

• Verstehen, was ein Strommessgerät misst
• Wissen, wie man ein Strommessgerät benutzt, um Strom zu messen

Verstehen, was ein Strommessgerät misst

Wenn du diesen Beitrag liest, hast du sicher verstanden, was Strom ist. Es ist schwer, ein Strommessgerät zu lernen, wenn du nicht einmal weißt, was ein Strommessgerät misst. Alles, was du zuerst lesen musst, kannst du in meinem Beitrag über elektrische Ströme nachlesen. Zusammenfassung,

Elektrischer Strom ist die Veränderung der Ladung in einer Zeitspanne, gemessen in Ampere (A), und eine Ladung ist ein atomares Teilchen in einem elektrischen System, gemessen in Coulomb

Vergiss nicht, das Amperemeter in Reihe mit dem Stromkreis zu schalten. Wenn du es fälschlicherweise parallel schaltest, wirkt es wie ein Kurzschluss.

Wissen, wie man ein Amperemeter zum Messen von Strom verwendet

Wir wollen zum Beispiel einen einfachen Stromkreis verwenden. Wir verwenden eine 3-V-Spannungsquelle und einen Satz von 3 Widerständen mit 10-Ω-Widerstand. Aus dem Ohm’schen Gesetz können wir leicht ableiten, dass der Strom 1 Ampere betragen wird. Da es leicht ist, einen sehr einfachen Stromkreis zu berechnen, brauchen wir kein Amperemeter.

Was aber, wenn es sich um einen komplexen Stromkreis mit vielen Bauteilen und einer Mischung aus Reihen- und Parallelschaltung handelt und wir nicht den Luxus der Zeit haben? Hier kommen die Messwerkzeuge zum Einsatz.

Wie auch immer, lassen Sie uns die folgende Schaltung analysieren:

Lassen Sie uns i1, i2 und i3 berechnen.

Für den Anfang werden wir die Ströme zunächst mit dem grundlegenden Ohm’schen Gesetz ermitteln, um die Messgeräte später zu überprüfen.

Für i1 können wir, da es sich um den Strom in Reihe mit einer Spannungsquelle handelt, annehmen, dass es der Gesamtstrom im Stromkreis ist. Um den Gesamtstrom im Stromkreis zu berechnen, müssen wir zuerst den Gesamtwiderstand im Stromkreis berechnen.

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