Zawartość
Instrumentem najczęściej używanym do pomiaru prądu jest amperomierz. Ponieważ jednostką SI pomiaru prądu elektrycznego jest amper, przyrząd używany do pomiaru prądu nosi nazwę amperomierza.
Istnieją dwa rodzaje prądu elektrycznego: prąd stały (DC) i prąd przemienny (AC). Prąd prądu stałego w jednym kierunku, podczas gdy prąd przemienny zmienia kierunek prądu w regularnych odstępach czasu.
Funkcja amperomierza
Amperomierze służą do pomiaru prądu elektrycznego poprzez pomiar prądu przez zestaw cewek o bardzo niskiej rezystancji i reaktancji indukcyjnej. Pozwala to na uzyskanie bardzo niskiej impedancji, siły przeciwnej do prądu elektrycznego, która umożliwia amperomierzowi dokładny pomiar prądu w obwodzie bez zakłóceń lub zmian wynikających z samego amperomierza.
W amperomierzach z ruchomą cewką ruch wynika z nieruchomych magnesów, które są ustawione tak, aby przeciwdziałać prądowi. Następnie ruch obraca centralnie umieszczoną zworę, która jest przymocowana do tarczy wskaźnikowej. To pokrętło jest ustawione powyżej skali z podziałką, która informuje operatora, ile prądu przepływa przez obwód zamknięty.
Podczas pomiaru prądu w obwodzie należy podłączyć szeregowo amperomierz. Niska impedancja amperomierzy oznacza, że nie straci dużo mocy. Jeśli amperomierz został podłączony równolegle, ścieżka może ulec zwarciu, tak że cały prąd przepłynie przez amperomierz zamiast obwodu.
Podstawowym wymaganiem każdego przyrządu pomiarowego jest to, aby nie zmieniał mierzonej wielkości fizycznej. Na przykład amperomierz nie powinien zmieniać pierwotnego prądu. Ale w praktyce nie jest to możliwe. W obwodzie elektrycznym prąd początkowy wynosi ja1 = E / R przed podłączeniem amperomierza. Załóżmy, że wewnętrzny opór komórki wynosi zero.
Amperomierz kontra galwanometry
Galwanometry wykrywają siłę i kierunek drobnych prądów w obwodach. Wskaźnik przymocowany do cewki przesuwa się po skali. Skala jest następnie kalibrowana w celu odczytu prądu w amperach.
Galwanometry wymagają pola magnetycznego, podczas gdy amperomierze mogą działać bez niego. Podczas gdy galwanometr ma znacznie większą precyzję niż amperomierz, nie jest on tak dokładny. Oznacza to, że galwanometry mogą być bardzo wrażliwe na niewielkie zmiany prądu, ale prąd ten nadal może być daleki od rzeczywistej wartości.
Galwanometry mogą mierzyć prąd stały, ponieważ wymagają siły prądu elektrycznego w polu magnetycznym, podczas gdy amperomierze mogą mierzyć prąd stały i przemienny. Amperomierze DC wykorzystują zasadę ruchomej cewki, podczas gdy amperomierze AC mierzą zmiany w ruchu kawałka żelaza w obecności siły elektromagnetycznej stałego drutu cewki.
Odporność na bocznikowanie
Podłączając galwanometr równolegle do bardzo małego rezystora bocznikowego, prąd można przekierować przez bocznik i tylko bardzo mały prąd przepłynie przez galwanometr. W ten sposób galwanometr można przystosować do pomiaru większych prądów, niż byłby w stanie inaczej. Bocznik chroni galwanometr przed uszkodzeniem, zapewniając alternatywną ścieżkę przepływu prądu.
Niech G będzie opornością galwanometru i jasol być maksymalnym prądem, który można przez niego przepuścić dla pełnego odchylenia skali. Jeśli mam mierzyć prąd, to tylko część jasol powinien przejść przez G dla pełnego odchylenia i pozostałej części (Ja - jasol) powinien przejść przez bocznik.
Właściwa wartość odporności na bocznikowanie S. oblicza się, biorąc pod uwagę sol i S. równolegle.
W związku z tym, S = (IsolG) / (I - Isol)
To równanie podaje wartość rezystancji bocznikowej.
Efektywna rezystancja amperomierza jest podana w następujący sposób: Reff = -1= (GS) / (G + S)