Hur och vad mäter en amperemeter

De tre viktigaste mätverktygen för elektriska saker: voltmetrar, amperemetrar och ohmetrar. Du måste ha använt dessa verktyg, inte ett eller två av dem, utan alla. Det finns inte en chans att en elingenjör inte har erfarenhet av dessa saker. De är i princip lätta att använda och att tillverka, men låt oss för tillfället fokusera på amperemetrar. Av den anledningen ska vi lära oss vad en amperemeter mäter för tillfället.

En amperemeter är en anordning för att mäta strömmen i en elektrisk krets eller mer precist, flödet av elektricitet. Som vi har läst i den grundläggande förklaringen av en elektrisk krets, är mätenheten för elektrisk ström i ampere, med symbolen ”A”.

Därmed är amperemetern eller amperemetern ett verktyg för att mäta hur mycket ”ampere” som finns i kretsen. Du behöver inte bli förvånad om du hittar ”amperemeter” eftersom folk ofta har förväxlat det.

Det låter ganska likt men det rätta är ”ammeter”. Konstigt? Men det är vad det är. Det är inte så allvarligt fel men låter så konstigt.

Vad är amperemeter
Amperemeterns funktion
Galvanometer och amperemeter
Shunt Resistance
How Does an Ammeter Work
Hur och vad mäter en amperemeter
Förstå vad en amperemeter mäter
Vet hur man använder en amperemeter för att mäta ström
Frequently Asked Questions
How does ammeter measure current?
What do ammeters and voltmeters measure?
What is the principle of ammeter?
Do ammeters have high resistance?

Vad är amperemeter

Den elektriska strömmen har SI-enheten ampere, därav heter mätverktyget Amperemeter eller helt enkelt Ammeter. Även om det finns två typer av ström: Det finns två olika typer av ström: växelström och direktström, men amperemetern har inga problem med att mäta båda.

Från denna korta förklaring drar vi slutsatsen av frågan:

Vad mäter en amperemeter?
Amperemetern används för att mäta den elektriska strömmen i en elektrisk krets, mätt i ampere (A).

Amperemetern är konstruerad med hjälp av en rörlig spole med en visare som flyttas av en galvanometer. Förväxla den inte med en voltmeter när du ansluter den till en elektrisk krets. Du bör ansluta amperemetern i serie med kretselementet. En amperemeter är konstruerad för att ha ett mycket lågt motstånd inuti den.

Varför?

Med hjälp av Ohm’s lag där I = V/R är det uppenbart att vi behöver ett så lågt motstånd som möjligt eftersom vi inte vill ändra strömvärdet. Föreställ dig schemat nedan, kretsen har en spänningskälla på 10 V och ett motstånd på 2Ω. Vi kommer att lägga till ett motstånd på 0,5Ω som amperemätarens motstånd.

Även om amperemetern har 0,5-Ω kommer den fortfarande att påverka strömmen i kretsen. Strömmen i kretsen ska vara 10/2 = 5 A. Amperemetern med ett motstånd på 0,5Ω gör att strömmen sjunker till 10/2,5 = 4 A.

Det är naturligtvis slöseri med pengar.

Nu förstår du varför amperemetern är konstruerad för att ha ett mycket litet motstånd, så nära som nära noll.

För att inte påverka strömvärdet använder amperemetern ett litet motstånd som är kopplat parallellt med galvanometern. Syftet med denna konstruktion är att få all ström att strömma genom motståndet.

Varför?

Precis som du lärde dig i grundläggande elektronik kommer mer ström att strömma genom en gren med lägre motstånd.

Nästkommande problem: Är amperemetern ett digitalt mätverktyg? Svaret är NEJ. En amperemeter är ett analogt verktyg. Du kan hitta eller använda den ”digitala” amperemätaren, men det betyder inte att amperemätaren fungerar på ett digitalt sätt. Amperemätaren är inte ens mekanisk. Den digitala amperemätare du använder måste ha en digital display (7-segmentsdisplay), men det beror på omvandlaren.

Den digitala multimeteretern använder sig av en ADC (analog-till-digital omvandlare) som tillhandahålls av en mikrokontroller som gör alla beräkningar och displayen genom ett motstånd.

En amperemätare har nollmotstånd, så amperemätaren ändrar inte något värde i kretsen. Men som vi redan har insett förekommer det ideala tillståndet endast i matematisk analys, inte i praktisk analys. Även en ledartråd har ett mycket litet motstånd.

Du måste vara försiktig när du använder amperemetern. Som sagt ovan måste amperemetern kopplas i serie med grenen. Om du kopplar amperemetern parallellt kommer strömmen att bli mycket hög (kan antas ”kortslutas”) och spränga säkringen, förstöra amperemetern eller till och med bryta sönder kretsens komponenter.

Amperemeterns funktion

Galvanometer och amperemeter

En galvanometer kan upptäcka strömmen i en krets vad gäller värde och riktning. Precis som ovan har den en visare som är fäst vid armaturen, som består av spolar. Displayen är kalibrerad för att läsa av dess rörelseresultat.

Så vad är skillnaden mellan galvanometer och amperemeter?

Om du har sett den mest grundläggande likströmskretsen inser du att ankaret kan förflyttas med hjälp av en uppsättning magneter samtidigt som ankaret får energi från elektrisk ström. Samma koncept kan användas för att skilja mellan galvanometer och amperemeter:

Galvanometern behöver en uppsättning magneter, medan amperemetern inte behöver någon.

Den andra skillnaden är att galvanometern endast kan mäta likström.

Du kan föreställa dig det eller hur? Varför kan den inte mäta AC-värde? Eftersom växelströmmen har negativ polaritet kommer den att flytta pekaren i motsatt riktning. Ganska rörigt enligt min mening.

Så hur mäter amperemetern växelström? Medan likströmsmätaren fortfarande använder sig av principen med rörlig spole och magnet, räknar växelströmsmätaren de järnbitar som rör sig i närvaro av den elektromagnetiska kraften från den fasta spoltråden.

Symbolen för amperemätaren för både växel- och likström är fortfarande densamma. Precis som en voltmeter men vi använder bokstaven ”A” i stället. 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.

Hur fungerar den?

Amperemetern mäter strömmen som flyter genom en uppsättning spolar med mycket lågt motstånd och induktiv reaktans. Impedansen måste hållas i ett mycket litet tal så att amperemätaren inte ändrar strömvärdet på grund av den extra impedansen.

Bilden ovan är en amperemeter med rörlig spole och vi kallar den ofta för en analog amperemeter. Inuti den finns fasta magneter som är utformade för att motsätta sig den elektriska strömmen som flyter genom den. Dess indikatorpekare flyttas av en armatur som är placerad i mitten av magneten (liknande de enkla likströmsmotorerna). Visaren är placerad på en fin plats med skalan och siffran i displayen.

Det viktigaste med alla mätverktyg är att de inte ska ändra de variabla värdena i kretsen. Voltmeter, amperemeter och ohmmeter är förbjudna att ändra spänningen, strömmen och motståndet i kretsen.

Hur och vad mäter en amperemeter

Efter att ha lärt oss vad en amperemeter och en galvanometer är, låt oss omsätta dem i praktiken: hur och vad mäter en amperemeter.

Vad vi ska förstå här är:

Förstå vad en amperemeter mäter

Vet hur man använder en amperemeter för att mäta ström

Förstå vad en amperemeter mäter

Om du läser det här inlägget har du säkert förstått vad ström är. Det är svårt att lära sig en amperemeter om du inte ens vet vad en amperemeter mäter. Allt du behöver läsa först kan du komma åt i mitt inlägg om vad är elektriska strömmar. Sammanfattning,

Elektrisk ström är förändringen av laddning under en tidsperiod, mätt i ampere (A) och en laddning är en atompartikel i ett elektriskt system, mätt i coulombs

Glöm inte att koppla amperemetern i serie med kretsen. Om du av misstag ansluter den parallellt kommer den att fungera som en kortslutning.

Vet hur man använder en amperemeter för att mäta ström

Till exempel kan vi använda en enkel elektrisk krets nedan. Vi kommer att använda en spänningskälla på 3 V och en uppsättning av 3 motstånd med 10-Ω motstånd. Utifrån Ohm’s lag vet vi lätt att strömmen kommer att vara 1 ampere. Eftersom det är lätt att beräkna en krets som är mycket enkel behöver vi egentligen ingen amperemeter.

Men vad ska vi göra om kretsen är komplex, med många komponenter och en blandning av serie-parallellkoppling medan vi inte har någon lyx av tid? Mätverktygen tar plats här.

Hursomhelst, låt oss analysera kretsen nedan:

Låt oss beräkna i1, i2 och i3.

För en början kommer vi att hitta strömmarna med grundläggande Ohms lag först för att validera avläsningen av mätverktygen senare.

För i1, eftersom det är strömmen i serie med en spänningskälla, kan vi anta att det är den totala strömmen i kretsen. För att beräkna den totala strömmen i kretsen måste vi först beräkna det totala motståndet i kretsen.

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

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

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:

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

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.