Cum și ce măsoară un ampermetru

by: adminPosted on:

Cele trei instrumente esențiale de măsurare a lucrurilor electrice: voltmetrele, ampermetrele și ohmmetrele. Trebuie să fi folosit aceste instrumente, nu unul sau două dintre ele, ci toate. Nu se poate ca un inginer electrician să nu aibă experiență în aceste lucruri. În principiu, ele sunt ușor de manevrat și de realizat, dar, deocamdată, să ne concentrăm asupra ampermetrelor. Din acest motiv, vom învăța deocamdată ce măsoară un ampermetru.

Un ampermetru este un dispozitiv de măsurare a curentului dintr-un circuit electric sau, mai precis, a fluxului de electricitate. Ca și ceea ce am citit în explicația de bază a unui circuit electric, unitatea de măsură a curentului electric în Amperi, cu simbolul „A”.

În consecință, ampermetrul sau ampermetrul este un instrument pentru a măsura câți „Amperi” sunt în circuit. Nu trebuie să vă surprindeți dacă găsiți „ampermetru”, deoarece oamenii l-au confundat adesea.

Sună destul de asemănător, dar cel corect este „ampermetru”. Ciudat? Dar este ceea ce este. Nu este o greșeală atât de gravă, dar sună atât de ciudat.

Ce este ampermetrul

Curentul electric are unitatea SI de Amper, de aceea instrumentul său de măsurare se numește Ampermetru sau pur și simplu Ampermetru. Chiar dacă există două tipuri de curent: Curentul alternativ și Curentul continuu, ampermetrul nu are nicio problemă în a le măsura pe amândouă.

Din această scurtă explicație tragem concluzia din întrebare:

Ce măsoară un ampermetru?
Ampermetrul este utilizat pentru a măsura curentul electric din circuitul electric, măsurat în Amperi (A).

Ampermetrul este proiectat folosind o bobină mobilă cu un indicator deplasat de un galvanometru. Nu-l confundați cu un voltmetru atunci când îl conectați cu un circuit electric. Ar trebui să conectați ampermetrul în serie cu elementul de circuit. Un ampermetru este proiectat pentru a avea o rezistență foarte mică în interiorul său.

De ce?

Utilizând legea lui Ohm unde I = V/R este evident că avem nevoie ca rezistența să fie cât mai mică posibil deoarece nu dorim să modificăm valoarea curentului. Imaginați-vă schema de mai jos, circuitul are o sursă de tensiune de 10 V și o rezistență de 2Ω. Vom adăuga un rezistor de 0,5Ω ca rezistență a ampermetrului.

ce măsoară un ampermetru

ce măsoară un ampermetru

Chiar dacă ampermetrul are 0,5-Ω, acesta va afecta curentul din circuit. Se presupune că curentul din interiorul circuitului este de 10/2 = 5 A. Ampermetrul cu „rezistență de 0,5-Ω” va face ca curentul să scadă la 10/2,5 = 4 A.

Este o risipă, desigur.

Acum înțelegeți de ce ampermetrul este proiectat să aibă o rezistență foarte mică, cât mai aproape de zero.

Pentru a nu afecta valoarea curentului, ampermetrul folosește o mică rezistență conectată în paralel cu galvanometrul. Scopul acestui design este de a face ca tot curentul să treacă prin rezistență.

De ce?

Așa cum ați învățat în electronica de bază, mai mult curent va trece printr-o ramură cu rezistență mai mică.

Următoarea problemă: este ampermetrul un instrument de măsură digital? Răspunsul este NU. Un ampermetru este un instrument analogic. Este posibil să găsiți sau să folosiți ampermetrul „digital”, dar asta nu înseamnă că ampermetrul este operat în mod digital. Ampermetrul nu este nici măcar mecanic. Ampermetrul digital pe care îl folosiți trebuie să aibă un afișaj digital (afișaj cu 7 segmente), dar este din cauza convertorului.

Multimetrul digital folosește un ADC (Analog-to-Digital Converter) furnizat de un microcontroler care face toate calculele și afișajul prin intermediul unei rezistențe.

În mod normal, un ampermetru are rezistență zero, astfel încât ampermetrul nu va modifica nicio valoare în circuit. Dar, după cum ne dăm seama deja, condiția ideală are loc doar în analiza matematică, nu și în analiza practică. Chiar și un fir conductor are o rezistență foarte mică.

Trebuie să fiți atenți când folosiți ampermetrul. Așa cum s-a spus mai sus, ampermetrul trebuie conectat în serie cu ramura. Dacă conectați ampermetrul în paralel, curentul va fi foarte mare (poate fi presupus „scurtcircuitat”) și va sări siguranța, va distruge ampermetrul sau chiar va rupe componentele circuitului.

Funcția ampermetrului

Galvanometru și ampermetru

Un galvanometru este capabil să detecteze valoarea și direcția curentului într-un circuit. Așa cum s-a spus mai sus, acesta are un indicator atașat la armătură, realizată din bobine. Afișajul este calibrat pentru a citi rezultatele mișcării sale.

Atunci, care este diferența dintre galvanometru și ampermetru?

Dacă ați văzut cel mai elementar circuit de curent continuu, atunci vă dați seama că armătura poate fi mișcată de un set de magneți, în timp ce armătura este alimentată de curent electric. Același concept poate fi folosit pentru a face diferența între galvanometru și ampermetru:

Galvanometrul are nevoie de un set de magneți, în timp ce ampermetrul nu are nevoie de unul.

O altă diferență este că galvanometrul este capabil să măsoare doar curent continuu.

Vă puteți imagina, nu-i așa? De ce nu poate măsura valoarea de curent alternativ? Deoarece curentul alternativ are polaritate negativă, acesta va deplasa indicatorul în direcția opusă. Destul de încurcat în opinia mea.

Atunci cum măsoară ampermetrul CA? În timp ce ampermetrul de curent continuu folosește în continuare principiul bobinei mobile și al magnetului, ampermetrul de curent alternativ numără bucățile de fier care sunt deplasate în prezența forței electromagnetice a firului fix al bobinei.

Simbolul ampermetrului atât pentru curent alternativ cât și pentru curent continuu este în continuare același. La fel ca un voltmetru, dar folosim în schimb litera „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:

\begin{align*}S=\frac{I_{g}G}{I-I_{g}}\end{align*}

\begin{align*}S=\frac{I_{g}G}{I-I_{g}}\end{align*}

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:

\begin{align*}R_{eff}=^{-1}\\=\frac{GS}{G+S}\end{align*}

\begin{align*}R_{eff}=^{-1}\\=\frac{GS}{G+S}\end{align*}

How Does an Ammeter Work

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

Cum funcționează?

Ampermetrul va măsura curentul care circulă printr-un set de bobine cu rezistență și reactanță inductivă foarte mici. Impedanța trebuie să fie menținută într-un număr foarte mic pentru ca ampermetrul să nu modifice valoarea curentului din cauza impedanței sale suplimentare.

ce măsoară un ampermetru

ce măsoară un ampermetru

Imaginea de mai sus este un ampermetru cu bobină mobilă și adesea îl numim ampermetru analogic. În interiorul acestuia, există magneți fixi care sunt concepuți pentru a se opune curentului electric care circulă prin el. Indicatorul său indicator este mișcat de o armătură, plasată în centrul magnetului (similar cu motoarele simple de curent continuu). Indicatorul este poziționat într-un loc fin cu scara și numărul de pe ecranul de afișare.

Cel mai important lucru al oricărui instrument de măsurare este că acestea nu ar trebui să schimbe valorile variabile din circuit. Este interzis ca voltmetrul, ampermetrul și ohmmetrul să modifice tensiunea, curentul și rezistența din interiorul circuitului.

Cum și ce măsoară un ampermetru

După ce ampermetrul și galvanometrul au fost învățate, haideți să le punem în practică: cum și ce măsoară un ampermetru.

Ce se presupune că trebuie să înțelegem aici sunt:

  • Înțelegerea a ceea ce măsoară un ampermetru
  • Să știm cum să folosim un ampermetru pentru a măsura curentul

Înțelegerea a ceea ce măsoară un ampermetru

Dacă citiți această postare pun pariu că ați înțeles ce este curentul. Este greu să înveți un ampermetru dacă nici măcar nu știi ce măsoară un ampermetru. Tot ce trebuie să citești mai întâi poate fi accesat în postarea mea despre ce sunt curenții electrici. Rezumat,

Curentul electric este schimbarea de sarcină într-o perioadă de timp, măsurată în amperi (A), iar o sarcină este o particulă atomică într-un sistem electric, măsurată în coulombi

Nu uitați să conectați ampermetrul în serie cu circuitul. Dacă îl conectați din greșeală în paralel, acesta va acționa ca un scurtcircuit.

Să știi cum să folosești un ampermetru pentru a măsura curentul

De exemplu, să folosim un circuit electric simplu de mai jos. Vom folosi o sursă de tensiune de 3V și un set de 3 rezistoare cu rezistența de 10-Ω. Din legea lui Ohm, vom ști cu ușurință că curentul va fi de 1 Amper. Deoarece este ușor de calculat un circuit care este foarte simplu, nu prea avem nevoie de un ampermetru.

Dar ce vom face dacă circuitul este unul complex, cu multe componente și un amestec de conexiuni serie-paralel, în timp ce noi nu ne permitem luxul de timp? Instrumentele de măsură au loc aici.

În orice caz, haideți să analizăm circuitul de mai jos:

ce măsoară un ampermetru

ce măsoară un ampermetru

Să calculăm i1, i2 și i3.

Pentru început, vom găsi mai întâi curenții cu ajutorul legii lui Ohm de bază pentru a valida ulterior citirea instrumentelor de măsură.

Pentru i1, deoarece este curentul în serie cu o sursă de tensiune, îl putem considera ca fiind curentul total din circuit. Pentru a calcula curentul total din circuit, trebuie să calculăm mai întâi rezistența totală din circuit.

\begin{align*}R_{P}=R_{2}//R_{3}\\=\frac{R_{2}R_{3}}{R_{2}+R_{3}}\\=\frac{10\times10}{10+10}\\=5\Omega\end{align*}

\begin{align*}R_{P}=R_{2}//R_{3}\\=\frac{R_{2}R_{3}}{R_{2}+R_{3}}\\=\frac{10\times10}{10+10}\\=5\Omega\end{align*}

And then the total resistance

\begin{align*}R_{total}=R_{1}+R_{P}\\=10+5\\=15\Omega\end{align*}

\begin{align*}R_{total}=R_{1}+R_{P}\\=10+5\\=15\Omega\end{align*}

The total current is

\begin{align*}I_{total}=i_{1}=\frac{V}{R_{total}}\\=\frac{3}{15}=0.2 A\\\end{align*}

\begin{align*}I_{total}=i_{1}=\frac{V}{R_{total}}\\=\frac{3}{15}=0.2 A\\\end{align*}

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:

what does an ammeter measure

what does an ammeter measure

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,

what does an ammeter measure

what does an ammeter measure

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

Frequently Asked Questions

How does ammeter measure current?

The ammeter will measure the current flowing through a set of coils with very low resistance and inductive reactance. The impedance needs to be kept in a very small number so that the ammeter won’t change the current value because of its extra impedance.

What do ammeters and voltmeters measure?

An ammeter is used to measure electric current while a voltmeter is used to measure electric voltage.

What is the principle of ammeter?

The impedance needs to be kept in a very small number so that the ammeter won’t change the current value because of its extra impedance.

Do ammeters have high resistance?

The resistance needs to be kept in a very small number so that the ammeter won’t change the current value because of its extra resistance.

Lasă un răspuns

Adresa ta de email nu va fi publicată.