Sådan fungerer et amperemeter:Måling af elektrisk strøm forklaret

Af S. Hussain Ather, Opdateret 24. marts 2022

Ehab Aref/iStock/Getty Images

Introduktion

Amperemeteret er standardinstrumentet til måling af elektrisk strøm, hvis SI-enhed er amperen. At forstå dens funktion er afgørende for nøjagtig kredsløbsanalyse.

Sådan fungerer et amperemeter

Amperemeter bestemmer strøm ved at føre strømmen gennem en spole med meget lav modstand og induktiv reaktans, hvilket skaber minimal impedans. Dette design sikrer, at måleren ikke forstyrrer det kredsløb, den måler.

I et amperemeter med bevægelig spole genererer strømmen et magnetfelt, der modarbejder det faste felt, der produceres af permanente magneter. Det resulterende drejningsmoment flytter et kalibreret anker over en skala og viser strømmen i ampere.

Tilslutning af et amperemeter

For at måle strøm skal et amperemeter forbindes i serie med belastningen. Dens lave indre modstand betyder, at den trækker ubetydelig strøm, hvilket bevarer kredsløbets drift. Ved at forbinde den parallelt vil det kortslutte kredsløbet, og omdirigere den meste strøm gennem måleren.

Amperemeter vs. Galvanometer

Et galvanometer er en følsom detektor, der kan registrere små strømme og deres retning. Den er afhængig af et magnetfelt til at konvertere strøm til en mekanisk forskydning. Selvom det er meget præcist, er et galvanometers rækkevidde begrænset, og det måler typisk kun jævnstrøm (DC).

Amperemeter udvider galvanometerets princip. DC-amperemetre anvender moving-coil-metoden, hvorimod AC-amperemetre måler afbøjningen forårsaget af det tidsvarierende magnetfelt, der virker på et stykke jern. Amperemålere kan derfor håndtere både AC og DC.

Shuntmodstand – udvidet rækkevidde

For at tilpasse et galvanometer til større strømme placeres det parallelt med en lille shuntmodstand. Shunten leder det meste af strømmen væk fra galvanometeret, så kun en brøkdel kan passere gennem det. Shunten beskytter galvanometret mod beskadigelse og muliggør nøjagtige aflæsninger af høje strømme.

Lad G være galvanometerets modstand og I_g den maksimale strøm for fuldskala afbøjning. For en samlet strøm I , shuntmodstanden S beregnes som:

S = (Ig · G) / (I – Ig)

Den effektive modstand af det kombinerede amperemeter er:

Reff = (G · S) / (G + S)

Vigtige ting

• Et amperemeters lave impedans minimerer dets indvirkning på det målte kredsløb.
• Den skal forbindes i serie for at opnå nøjagtige strømaflæsninger.
• Galvanometre danner grundlaget for amperemetre, men er begrænset til små strømme.
• Shuntmodstande udvider et galvanometers rækkevidde, hvilket muliggør måling af store strømme.