Av S. Hussain Ather, uppdaterad 24 mars 2022

Ehab Aref/iStock/Getty Images

Introduktion

Amperemetern är standardinstrumentet för att mäta elektrisk ström, vars SI-enhet är ampere. Att förstå dess funktion är viktigt för korrekt kretsanalys.

Så fungerar en amperemeter

Amperemetrar bestämmer strömmen genom att passera flödet genom en spole med mycket låg resistans och induktiv reaktans, vilket skapar minimal impedans. Denna design säkerställer att mätaren inte stör kretsen den mäter.

I en amperemeter med rörlig spole genererar strömmen ett magnetfält som motverkar det fasta fältet som produceras av permanentmagneter. Det resulterande vridmomentet flyttar en kalibrerad armatur över en skala och visar strömmen i ampere.

Ansluta en amperemeter

För att mäta ström måste en amperemeter kopplas i serie med lasten. Dess låga interna motstånd betyder att den drar försumbar ström, vilket bevarar kretsens funktion. Att ansluta den parallellt skulle kortsluta kretsen och leda om den mesta strömmen genom mätaren.

Amperemeter vs. Galvanometer

En galvanometer är en känslig detektor som kan känna av små strömmar och deras riktning. Den förlitar sig på ett magnetfält för att omvandla ström till en mekanisk förskjutning. Även om den är mycket exakt, är en galvanometers räckvidd begränsad och den mäter vanligtvis endast likström (DC).

Amperemetrar utökar galvanometerns princip. DC-amperemetrar använder den rörliga spolmetoden, medan AC-amperemetrar mäter avböjningen som orsakas av det tidsvarierande magnetfältet som verkar på en bit järn. Följaktligen kan amperemetrar hantera både AC och DC.

Shuntmotstånd – utökar räckvidden

För att anpassa en galvanometer till större strömmar placeras den parallellt med ett litet shuntmotstånd. Shunten leder bort det mesta av strömmen från galvanometern, så att endast en bråkdel kan passera genom den. Shunten skyddar galvanometern från skador och möjliggör noggranna avläsningar av höga strömmar.

Låt G vara galvanometermotståndet och I_g den maximala strömmen för avböjning i full skala. För en total ström I , shuntmotståndet S beräknas som:

S = (Ig · G) / (I – Ig)

Det effektiva motståndet för den kombinerade amperemetern är:

Reff = (G · S) / (G + S)

Nyckel takeaways

• En amperemeters låga impedans minimerar dess påverkan på den uppmätta kretsen.
• Den måste kopplas i serie för att få exakta strömavläsningar.
• Galvanometrar utgör grunden för amperemetrar men är begränsade till små strömmar.
• Shuntmotstånd utökar en galvanometers räckvidd, vilket möjliggör mätning av stora strömmar.