תוֹכֶן
המכשיר הנפוץ ביותר למדידת זרם הוא מד זרם. מכיוון שיחידת SI למדידת זרם חשמלי היא אמפר, מכונה המכשיר המשמש למדידת זרם אמפר.
ישנם שני סוגים של זרם חשמלי: זרם ישר (DC) וזרם חילופין (AC). הזרם של DC לכיוונים אחד, ואילו AC מתחלף בכיוון הזרם בפרקי זמן קבועים.
פונקצית מד זרם
אמטרים פועלים למדידת זרם חשמלי על ידי מדידת הזרם באמצעות מערכת סלילים עם התנגדות נמוכה מאוד ותגובה אינדוקטיבית. זה מאפשר עכבה נמוכה מאוד, הכוח שמתנגד לזרם חשמלי, שמאפשר למד זרם למדוד במדויק את הזרם במעגל ללא הפרעה או שינוי בגלל מד זרם עצמו.
באממטרים עם סליל נע, התוצאה נובעת מהמגנטים הקבועים המוגדרים כנגד הזרם. לאחר מכן התנועה הופכת armature הממוקם במרכז המחובר לחוג חיווי. חיוג זה מוגדר מעל סולם מדורגת המאפשר למפעיל לדעת כמה זרם עובר במעגל סגור.
עליך לחבר מד זרם בסדרה בעת מדידת הזרם של מעגל. עכבתם הנמוכה של האממטרים פירושה שהיא לא תאבד כוח רב. אם המדחום היה מחובר במקביל, הנתיב עשוי להיות קצר במעגל כך שכל הזרם יזרום דרך מד זרם במקום המעגל.
הדרישה הבסיסית של כל מכשיר מדידה היא שהיא לא צריכה לשנות את הכמות הפיזית שיש למדוד. לדוגמה, מד זרם לא אמור לשנות את הזרם המקורי. אבל זה לא אפשרי בפועל. במעגל חשמלי, הזרם הראשוני הוא אני1 = E / R לפני חיבור מד זרם. נניח שההתנגדות הפנימית של התא היא אפס.
מד זרם לעומת גלוונומטרים
גלווומטרים מזהים את חוזקם ואת כיוונם של זרמים זעירים במעגלים. מצביע המחובר לסליל נע על סולם. לאחר מכן מכויל את הסולם כדי לקרוא את הזרם באמפר.
גלווומטרים דורשים שדה מגנטי ואילו אמטרים יכולים לעבוד ללא אחד. אמנם לגלוונאומטר יש הרבה יותר דיוק ממה שמדבר מדווח, אך הוא אינו מדויק. פירוש הדבר שגלווומטרים יכולים להיות רגישים מאוד לשינויים קטנים בזרם, אך זרם זה עדיין יכול להיות רחוק מהערך בפועל.
מדי גלוון יכולים למדוד רק DC מכיוון שהם דורשים את כוח הזרם החשמלי בשדה מגנטי ואילו אמטרים יכולים למדוד גם DC וגם AC. אמטרים של DC משתמשים בעקרון סליל הזזה ואילו אמטרים של זרם חילופין מודדים שינויים באופן בו חתיכת ברזל נעה בנוכחות הכוח האלקטרומגנטי של חוט סליל קבוע.
התנגדות שאנט
על ידי חיבור גלוונומטר במקביל לנגד כוונון קטן מאוד, ניתן להפנות זרם דרך השאנט ורק זרם קטן מאוד יעבור דרך הגלוונומטר. בדרך זו ניתן להתאים גלווניומטר למדידת זרמים גדולים יותר מכפי שהיה יכול אחרת. הכוונון מגן על הגלוונומטר מפני נזק על ידי מתן דרך חלופית לזרימת הזרם.
תן ל- G להיות ההתנגדות של הגלוונומטר ו- אניז להיות הזרם המרבי שניתן לעבור דרכו לצורך סטיה מלאה בקנה מידה. אם אני הזרם שיש למדוד, אז רק חלק אניז צריך לעבור דרך G עבור סטיה מלאה בקנה מידה ואת החלק שנותר (אני - אניז) צריך לעבור דרך השאנט.
הערך הראוי של התנגדות לנטילה ס מחושב על ידי התחשבות ז ו ס במקביל.
לכן, S = (אניזז) / (אני - אניז)
משוואה זו נותנת את הערך של התנגדות ההחלפה.
ההתנגדות היעילה של מד זרם ניתנת כדלקמן: רeff = -1= (GS) / (G + S)