Hogyan és mit mér egy árammérő

Az elektromos dolgok három alapvető mérőeszköze: a feszültségmérő, az árammérő és az ohmmérő. Biztosan használtad már ezeket az eszközöket, de nem egyet vagy kettőt, hanem mindegyiket. Kizárt, hogy egy villamosmérnöknek ne legyen tapasztalata ezekben a dolgokban. Alapvetően könnyen kezelhetők és elkészíthetők, de most koncentráljunk az amperméterekre. Ezért most megtanuljuk, mit mér egy ampermérő.

Az ampermérő az elektromos áramkörben folyó áram, pontosabban az áramáram mérésére szolgáló eszköz. Ahogy az elektromos áramkör alapvető magyarázatában olvastuk, az elektromos áram mértékegysége amperben van megadva, az “A” szimbólummal.

Az ampermérő vagy ampereméter tehát egy olyan eszköz, amellyel mérni lehet, hogy mennyi “amper” van az áramkörben. Nem kell meglepődni, ha az “ampermérőt” találod, mert az emberek gyakran összetévesztik.

Ez nagyon hasonlóan hangzik, de a helyes az “ampermérő”. Furcsa? De ez az ami. Nem olyan komolyan téves, de olyan furcsán hangzik.

Mi az Ampereméter

Az elektromos áram SI-egysége az amper, ezért a mérőeszközét Amperemérőnek vagy egyszerűen Amperemérőnek nevezik. Annak ellenére, hogy kétféle áram létezik: Váltóáram és egyenáram, az ampermérőnek nem okoz gondot mindkettő mérése.

Ezekből a rövid magyarázatból következtethetünk a kérdésre:

Mit mér az ampermérő?
Az ampermétert az elektromos áramkörben folyó elektromos áram mérésére használják, amit amperben (A) mérnek.

Az ampermérőt egy galvanométer által mozgatott mutatóval ellátott mozgó tekercs segítségével tervezték. Ne téveszd össze a voltmérővel, ha elektromos áramkörhöz csatlakoztatod. Az ampermérőt sorba kell kapcsolni az áramköri elemmel. Az ampermérőt úgy tervezték, hogy nagyon alacsony ellenállás legyen benne.

Miért?

Ohm törvényét használva, ahol I = V/R nyilvánvaló, hogy az ellenállásnak a lehető legkisebbnek kell lennie, mert nem akarjuk megváltoztatni az áram értékét. Képzeljük el az alábbi sémát, az áramkörben 10 V feszültségforrás és 2-Ω ellenállás van. Hozzáadunk egy 0,5Ω ellenállást az ampermérő ellenállásaként.

Még ha az ampermérő 0,5-Ω-os is, akkor is befolyásolja az áramkörben folyó áramot. Az áramkörön belüli áramnak 10/2 = 5 A-nak kell lennie. A “0,5Ω ellenállású” ampermérővel az áram 10/2,5 = 4 A-ra csökken.

Ez persze pazarlás.

Most már érted, miért tervezték az ampermérőt úgy, hogy nagyon kis ellenállású legyen, minél közelebb a nullához.

Azért, hogy ne befolyásolja az áram értékét, az ampermérő a galvanométerrel párhuzamosan kapcsolt kis ellenállást használ. Ennek a kialakításnak az a célja, hogy az összes áram átfolyjon az ellenálláson.

Miért?

Mint ahogy az elektronikai alapismeretekben tanultad, egy kisebb ellenállású ágon több áram fog átfolyni.

A következő probléma: az amperméter egy digitális mérőeszköz? A válasz: NEM. Az ampermérő egy analóg eszköz. Találhatsz vagy használhatsz “digitális” ampermérőt, de ez nem jelenti azt, hogy az ampermérő digitálisan működik. Az ampermérő nem is mechanikus. Az Ön által használt digitális ampermérőnek digitális kijelzővel kell rendelkeznie (7-szegmenses kijelző), de ez az átalakító miatt van.

A digitális multiméter egy mikrokontroller által biztosított ADC-t (analóg-digitális átalakító) használ, amely egy ellenálláson keresztül végzi az összes számítást és a kijelzést.

Az ampermérőnek valójában nulla ellenállása van, így az ampermérő nem változtat semmilyen értéket az áramkörben. De mint már rájöttünk, az ideális állapot csak a matematikai elemzésben fordul elő, a gyakorlati elemzésben nem. Még egy vezetőhuzalnak is nagyon kicsi az ellenállása.

Az ampermérő használatakor óvatosnak kell lenned. Mint fentebb említettük, az ampermérőt sorba kell kapcsolni az ággal. Ha az ampermérőt párhuzamosan csatlakoztatja, az áram nagyon nagy lesz (feltételezhetően “rövidzárlatos”), és kiégeti a biztosítékot, tönkreteszi az ampermérőt, vagy akár az áramkör alkatrészeit is eltörheti.

Az ampermérő funkciója

Galvanométer és ampermérő

A galvanométer képes érzékelni az áram értékét és irányát egy áramkörben. Ahogy fentebb említettük, egy mutatóval rendelkezik, amely a tekercsekből álló armatúrához van rögzítve. A kijelzőt úgy kalibrálják, hogy leolvassa a mozgás eredményeit.

Mi a különbség a galvanométer és az ampermérő között?

Ha láttad a legalapvetőbb egyenáramú áramkört, akkor rájössz, hogy az armatúrát egy mágnescsoport segítségével lehet mozgatni, miközben az armatúrát elektromos áram táplálja. Ugyanez a koncepció használható a galvanométer és az amperméter megkülönböztetésére:

A galvanométerhez egy mágneskészletre van szükség, míg az ampermérőhöz nincs.

A másik különbség, hogy a galvanométer csak egyenáram mérésére képes.

El tudod képzelni, igaz? Miért nem tud váltakozó áramú értéket mérni? Mivel a váltakozó áram negatív polaritású, ezért a mutatót az ellenkező irányba mozgatja. Eléggé el van cseszve szerintem.

Szóval hogyan méri az ampermérő az AC értéket? Míg az egyenáramú ampermérő még mindig a mozgó tekercs és mágnes elvét használja, addig a váltakozó áramú ampermérő a rögzített tekercshuzal elektromágneses erejének hatására elmozduló vasdarabokat számolja.

Az ampermérő szimbóluma mind a váltakozó, mind az egyenáramú méréshez ugyanaz. Ugyanúgy, mint a voltmérő, de helyette az “A” betűt használjuk. 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.

Hogyan működik?

Az ampermérő nagyon kis ellenállású és induktív reaktanciájú tekercseken átfolyó áramot méri. Az impedanciát nagyon kis számban kell tartani, hogy az árammérő ne változtassa meg az áram értékét az extra impedancia miatt.

A fenti kép egy mozgó tekercses ampermérő, és gyakran nevezzük analóg ampermérőnek. A belsejében fix mágnesek vannak, amelyek úgy vannak kialakítva, hogy szemben álljanak a rajta átfolyó elektromos árammal. Mutatómutatóját a mágnes közepén elhelyezett armatúra mozgatja (hasonlóan az egyszerű egyenáramú motorokhoz). A mutató a skálával és a kijelző képernyőjén lévő számmal egy finom helyen helyezkedik el.

A mérőeszközök legfontosabb tulajdonsága, hogy nem változtathatják meg az áramkörben lévő változó értékeket. A feszültségmérő, az ampermérő és az ohmmérő nem változtathatja meg a feszültséget, az áramot és az ellenállást az áramkörön belül.

Hogyan és mit mér egy ampermérő

Az ampermérő és a galvanométer megismerése után alkalmazzuk a gyakorlatban: hogyan és mit mér egy ampermérő.

Az alábbiakat kell itt megértenünk:

• Megértjük, mit mér egy ampermérő
• Tudjuk, hogyan használjuk az ampermérőt az áram mérésére

Megértjük, mit mér egy ampermérő

Ha ezt a bejegyzést olvasod, fogadok, hogy megértetted, mi az áram. Nehéz megtanulni egy ampermérőt, ha nem is tudod, hogy mit mér egy ampermérő. Minden, amit először el kell olvasnod, elérhető a bejegyzésemben arról, hogy mik az elektromos áramok. Összefoglalva,

A villamos áram a töltés változása egy idő alatt, amperben (A) mérve, a töltés pedig egy atomi részecske az elektromos rendszerben, coulombban mérve

Ne felejtsd el az ampermérőt sorba kapcsolni az áramkörrel. Ha tévesen párhuzamosan csatlakoztatod, akkor rövidzárlatként fog működni.

Tudjuk, hogyan használjuk az árammérőt az áram mérésére

Használjunk például egy egyszerű elektromos áramkört az alábbiakban. Egy 3 V-os feszültségforrást és egy 3 darab 10Ω ellenállású ellenállást használunk. Ohm törvényéből könnyen megtudhatjuk, hogy az áram 1 amper lesz. Mivel egy nagyon egyszerű áramkört könnyű kiszámítani, nincs igazán szükségünk ampermérőre.

De mit fogunk tenni, ha az áramkör összetett, sok alkatrésszel és a soros-párhuzamos kapcsolás keverékével, miközben nem engedhetjük meg magunknak az idő luxusát? A mérőeszközök itt zajlanak.

Mindenesetre elemezzük az alábbi áramkört:

Kalkuláljuk ki az i1, i2 és i3 értékeket.

Kezdetben először az áramokat az alapvető Ohm-törvény segítségével találjuk meg, hogy később érvényesíteni tudjuk a mérőeszközök leolvasását.

Az i1 esetében, mivel ez az áram egy feszültségforrással sorba kapcsolt áram, feltételezhetjük, hogy ez az áramkörben lévő teljes áram. Az áramkörben lévő teljes áram kiszámításához először ki kell számítanunk az áramkörben lévő teljes ellenállást.

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