Ampérmetr a voltmetr jsou přístroje, které se používají k měření elektrického proudu a napětí. Jejich princip práce je založen na zákonech elektrodynamiky a elektromagnetismu.
Ampérmetr měří sílu elektrického proudu protékajícího obvodem. Je zapojen do série měřené části obvodu, což umožňuje měřit proud, který prochází danou oblastí. Ampérmetr se skládá z magnetu a pohyblivé cívky. Když proud prochází cívkou, vytvoří magnetické pole, které interaguje s magnetickým polem stejnosměrného magnetu, což způsobí otočení ukazatele. Úhel otáčení ukazatele je úměrný síle proudu a umožňuje určit jeho hodnotu.
Voltmetr měří napětí v oblasti obvodu. Připojuje se paralelně k měřené části obvodu a je kombinací rezistorů a galvanometru. Voltmetr také využívá elektromagnetickou interakci k měření napětí-při průchodu proudu galvanometrem se jeho jehla vychýlí směrem k úměrnému napětí, přičemž tato odchylka je chráněna odpory zapnutými paralelně s galvanometrem. Podle úhlu vychýlení jehly lze tedy určit hodnotu napětí.
Ampérmetry a voltmetry jsou důležitými nástroji v elektrotechnice a používají se k měření a kontrole elektrických parametrů v různých průmyslových a vědeckých oblastech.
Princip fungování ampérmetru
Hlavním prvkem ampérmetru je galvanometr, který se skládá z magnetu a spirály s vodičem. Když proud protéká vodičem, vzniká magnetické pole, které interaguje s magnetickým polem. To způsobuje posunutí šipky galvanometru.
Pro provoz ampérmetru je vedle sebe umístěna vícestupňová multiplikace-zkrat, který vytváří paralelní větvení a umožňuje měřit velké hodnoty proudu. Zkrat má velmi malý odpor, který umožňuje většině proudu obejít galvanometr.
Měřený proud se dělí na dvě části: jedna část protéká zkratem a vytváří magnetické pole kolem vodiče, druhá část prochází galvanometrem a způsobuje jeho odchylku. Hodnota proudu, který prochází galvanometrem, je úměrná velikosti měřeného proudu. To umožňuje určit velikost proudu odchylkou galvanometrové šipky.
Ampérmetry se dodávají v různých typech-digitální a analogové. Digitální ampérmetry mají elektronické displeje a umožňují přesné měření proudu. Analogové ampérmetry fungují na bázi galvanometru a mají indikátor šipky.
Měření elektrického proudu
Princip ampérmetru je založen na použití zkratu - paralelního rezistoru, který má malý odpor. Zkrat je navržen tak, aby vytvořil minimální odpor v obvodu, aby měřený proud nevedl k podstatné změně parametrů obvodu a spotřebiče.
Ampérmetr má nízký vnitřní odpor, který mu umožňuje připojit se k obvodu s minimálním dopadem na jeho parametry. Hodnoty ampérmetru se měří v ampérech a zobrazují proud, který jím protéká.
Vzhledem k nízkému odporu ampérmetru musí být velikost měřeného proudu dostatečně velká, aby její vliv nevedl k významné změně parametrů obvodu.
Chcete-li provést měření proudu pomocí ampérmetru, musíte jej správně připojit k obvodu. Ampérmetr je vždy zapojen do série k prvku obvodu, kterým proud protéká.
| Typ řetězu | Připojení ampérmetru |
|---|---|
| Stejnosměrný proud | Důsledně |
| Střídavý proud | Sériově pomocí dalších prvků k přeměně střídavého proudu na stejnosměrný |
Ampérmetry mohou mít analogový nebo digitální displej pro zobrazení odečtů. Analogový ampérmetr je reprezentován šipkovým nebo magnetoelektrickým ukazatelem, který se pohybuje na stupnici v závislosti na proudovém proudu. Digitální ampérmetr zobrazuje hodnoty jako čísla na digitálním displeji.
Převod proudu na napětí
K provedení přeměny proudu na napětí je součástí ampérmetru velmi nízký odporový zkrat, který se připojuje k obvodu paralelně s měřenou oblastí. Když zkratem protéká proud, vytváří na svých pinech napětí, které je úměrné velikosti proudu. S tímto napětím se signál ze zkratu zesiluje podle nastavené měřicí stupnice na ampérmetru.
Při použití ampérmetru se tedy proud měří měřením napětí na zkratu. Výsledné napětí je poté převedeno na odpovídající hodnoty proudu na stupnici ampérmetru.
Je důležité si uvědomit, že když je ampérmetr připojen k obvodu, musí být ampérmetrový odpor co nejmenší, aby měřicí zařízení nepřispívalo k výraznému zkreslení měřeného obvodu. Ampérmetr je proto vždy připojen paralelně k prvku obvodu s nízkým odporem, takže proud v hlavním obvodu se nezmění a nebude mít za následek zkreslení výsledků měření.
Ampérmetr tak umožňuje měřit proud převodem na odpovídající napětí na zkratu. To poskytuje pohodlí a přesnost měření a také ochranu měřicího zařízení před poškozením při měření silných proudů.
Princip voltmetru
Hlavním prvkem voltmetru je galvanometr, což je zařízení založené na jevech elektromagnetismu. Galvanometr se skládá z osy s cívkou drátu zavěšenou na něm a magnetem. Cívka se může otáčet kolem své osy působením magnetického pole vytvořeného magnetem. Kromě toho je na ose galvanometru připevněna šipka, která je spojena s cívkou a může se s ní pohybovat.
Při připojení voltmetru k obvodu je napětí přiváděno na cívku galvanometru přes odpor, který chrání zařízení před vysokými proudy. Působením aplikovaného napětí se cívka začne otáčet, což způsobí pohyb šipky. Úhel otáčení šipky je úměrný velikosti napětí v obvodu.
Aby byly hodnoty voltmetru přesné, používá měřítko, které umožňuje měřit hodnoty napětí se správnou přesností. Voltmetr může mít také spínače, pomocí kterých si můžete vybrat různé režimy měření napětí.
Měření napětí
Voltmetr funguje na principu měření síly elektrického proudu protékajícího jeho vnitřním odporem. Měřené napětí se počítá podle Ohmova zákona: U = I × R, kde U - napětí, I - intenzita elektrického proudu, R - odpor voltmetru. Voltmetr může být unipolární (měří napětí vzhledem k zemi) nebo bipolární (měří potenciálový rozdíl mezi libovolnými dvěma body v obvodu).
Voltmetry mohou být Analogové nebo digitální. Analogový voltmetr má stupnici a ukazatel, který se pohybuje na stupnici v závislosti na měřeném napětí. Digitální voltmetr zobrazuje naměřené napětí čísly na displeji.