電流計は何をどうやって測るのか

電気モノに欠かせない測定器、電圧計・電流計・オーム計の3つを紹介します。 これらの道具は、一つや二つではなく、すべて使ったことがあるはずです。 電気技術者がそれらを使った経験がないわけがない。 基本的に操作しやすく、作りやすいものばかりですが、ここでは電流計に絞って説明しましょう。

電流計とは、電気回路の電流、より正確には電気の流れを測定する装置であります。

したがって、電流計は、回路の中にどれだけの「アンペア」があるかを測定する道具なのです。

よく間違われますが、正しくは「アンメーター」です。 変かな？ でも、それはそれでいいのです。

電流計とは

電流はSI単位でアンペールと呼ばれ、その測定器はアンペレメーター、または単に電流計と呼ばれます。 電流には2種類ある。

この短い説明から、私たちは質問から結論を得ます：

騒音器は何を測るのでしょう？

電流計は可動コイルと検流計で指針を動かして設計されています。 電気回路に接続する場合は、電圧計と間違えないようにしましょう。 電流計は回路素子と直列に接続する必要があります。

なぜでしょうか

I = V/R というオームの法則を使えば、電流値を変えたくないからできるだけ低い抵抗が必要なのは明らかです。 下の図式を想像してください。この回路には10Vの電圧源と2Ωの抵抗があります。 電流計の抵抗として0.5Ωの抵抗を追加することにします。

たとえ電流計が 0.5Ω でも回路の中の電流には影響しています。 回路内の電流は、10/2=5Aのはずです。

なぜ電流計が限りなくゼロに近い小さな抵抗で設計されているかがわかったと思います。

電流値に影響を与えないために、電流計はガルバノメータと並列に接続された小さな抵抗を使っています。

なぜでしょうか。

電子回路の基本で学んだように、抵抗の少ない枝には多くの電流が流れます。

次の問題は、電流計がデジタル測定器であるかということです。 答えはNOです。 電流計はアナログの道具です。 デジタル」の電流計を見つけたり使ったりすることはあっても、電流計がデジタルで操作されているわけではありません。 電流計は機械式でもないのです。 使用するデジタル電流計にはデジタル表示 (7セグメント表示) が必要ですが、それは変換器のためです。

デジタル マルチメーターは、すべての計算と表示を抵抗を通して行うマイクロコントローラーが提供する ADC (アナログ/デジタル変換) を使用します。

理想は電流計がゼロ抵抗なので、回路内で電流が値を変えることはないでしょう。 しかし、すでにお気づきのように、理想的な状態は数学的な解析で発生するのであって、実際の解析では発生しないのです。 導線の抵抗も非常に小さいのです。

電流計を使うときには、注意が必要です。 上記のように、電流計は分岐に直列に接続する必要があります。 電流計を並列に接続すると、電流が非常に大きくなり (「短絡」と見なすことができます)、ヒューズが飛んだり、電流計が壊れたり、回路の部品が壊れたりします。

電流計の機能

ガルバノミラーと電流計

ガルバノメーターは回路内の電流値と方向を検出することができます。 上記のように、コイルで作られた電機子にポインタが取り付けられています。

So what is the difference between the galvanometer and ammeter?

If you have seen the most basic dc circuit then you realize that the armature can be moved by a set of magnets while the armature is energized by electric current.これは、直流電流を検出し、それを表示するための目盛りがついています。

電流計は磁石が必要ですが、電流計は必要ありません。

その他の違いは、電流計はDCしか測定できません。

想像できますか? なぜ交流の値を測定できないのでしょうか。 というのも、交流は負の極性を持っているので、指針を逆方向に動かしてしまうからです。

では、電流計はどのようにして交流を測定しているのでしょうか。 直流電流計がムービングコイルと磁石の原理をまだ使用しているのに対し、交流電流計は固定コイル線の電磁力の存在下で移動する鉄片を数えます。

交流と直流の両方の電流計の記号はまだ同じです。

電流計の記号は交流でも直流でも同じで、電圧計と同じですが、代わりに「A」という文字を使っています。 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.

その仕組みは？

電流計は、抵抗と誘導リアクタンスが非常に小さいコイルの集合を流れる電流を測定することになります。 電流計が余分なインピーダンスのために電流値が変化しないように、インピーダンスは非常に小さな数値にしておく必要があるのです。

上の画像はムービングコイルの電流計ですが、よくアナログ電流計と呼びますね。 その内部には固定磁石があり、流れる電流に対抗するように設計されています。 その指針は、磁石の中心に置かれた電機子によって動かされます（単純な直流モーターに似ています）。

どの測定ツールでも最も重要なことは、回路内の可変値を変更してはいけないということです。 電圧計、電流計、オーム計は、回路内の電圧、電流、抵抗を変化させてはいけません。

電流計はどうやって、何を測定するのか

電流計とガルバノメーターについて学んだ後は、電流計はどうやって、何を測定するか実践してみましょう。

ここで理解すべきことは、次のとおりです。

• 電流計で何が測れるのかを理解する
• 電流計でどのように電流を測定するのか知る

電流計で何を測るのか知る

この記事を読んでいただいていると、きっと「今」とは何かをわかっていただいていると思います。 電流計の測定が何であるかもわからないと、電流計を学ぶことは困難です。 まずは、電流とは何かについて、私の投稿を読んでみてください。

電流は一定時間内の電荷の変化で、アンペア (A) で表され、電荷は電気システム内の原子粒子で、クーロムで表されます

電力計は回路と直列でつなぐのを忘れないようにしてください。

電流計で電流を測る方法を知る

たとえば、次のような簡単な電気回路を例に挙げてみましょう。 3Vの電圧源と、10Ωの抵抗を3つセットで使用します。 オームの法則から、電流が1アンペアであることは簡単にわかるでしょう。

しかし、回路が複雑で、部品が多く、直列と並列が混在し、時間がない場合はどうしたらよいのでしょう。 測定器はここで行われます。

ともかく、下の回路を解析してみましょう。

i1, i2, i3について計算しましょう。

最初のうちは、基本的なオームの法則で電流を求め、あとで測定器の読み方を検証します。

i1については、電圧源と直列になっているので、回路の全体の電流と考えることができます。 回路の総電流を計算するには、まず回路の総抵抗を計算する必要があります。

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