Ampērmetrs

Vēsturisks skolas demonstrācijas ampērmetrs

Ampērmetra apzīmējums elektriskā shēmā

Ampērmetra pievienošanas shēma

Ampērmetrs ir mērierīce, ar kuru mēra elektriskās strāvas stiprumu. Tā skala ir graduēta strāvas stipruma vienībās: ampēros (A), miliampēros (mA) vai mikroampēros (µA). Pirmā ampērmetra funkcionalitāte balstījās uz Zemes magnētisko lauku. 19. gadsimta beigās tika veikti uzlabojumi un ampērmetru varēja novietot jebkādā pozīcijā, un mērījumiem bija lielāka precizitāte.

Agrākais ampērmetrs bija galvanometrs, kas izmantoja nekustīgu spoli un pastāvīgu magnētu. Spolē plūstošā mērāmā strāva pievelk magnētu, kas savienots ar rādītāju.

Strāvas mērīšanai ampērmetru elektriskajā ķēdē jāieslēdz virknē.

Vēsture

Sakarību starp elektrisko strāvu, magnētisko lauku un fizikāliem spēkiem norādīja Hanss Kristians Ersteds un 1820. gadā viņš novēroja sakarību, ka kompasa adata rāda ziemeļu virzienā.^[1]

Ampērmetru veidi

• Kustīgā spole^[2]
• Kustīgs magnēts
• Elektrodinamisks^[2]
• Kustīgā dzelzs^[2][3]
• Karstā vada^[2]
• Digitālais
• Integrētais^[4][5]

Mērvienības

Ampēri(A)	Miliampēri(mA)	Mikroampēri(µA)
${\displaystyle 1}$	${\displaystyle 1\cdot 10^{3}}$	${\displaystyle 1\cdot 10^{6}}$
${\displaystyle 5}$	${\displaystyle 5\cdot 10^{3}}$	${\displaystyle 5\cdot 10^{6}}$
${\displaystyle 25}$	${\displaystyle 2,5\cdot 10^{4}}$	${\displaystyle 2,5\cdot 10^{7}}$
${\displaystyle 39}$	${\displaystyle 3,9\cdot 10^{4}}$	${\displaystyle 3,9\cdot 10^{7}}$

Ampērmetra iedaļas vērtību ${\displaystyle c}$ (A/ied., ja ampērmetra mērvienība ir ampērs) aprēķina pēc formulas

${\displaystyle c={\frac {I_{AN}}{\alpha _{max}}}}$,

kur ${\displaystyle I_{AN}}$ ir ampērmetra nominālā strāva, ${\displaystyle \alpha _{max}}$ ir ampērmetra pilnas skalas iedaļu skaits.

Ampērmetra pretestība

Virknē ieslēgtam ampērmetram piemīt noteikta pretestība ${\displaystyle R_{A}}$. Pēc Oma likuma ķēdes posmam spriegums uz ampērmetra spailēm ${\displaystyle U_{A}=IR_{A}}$, kur ${\displaystyle I}$ ir caur ampērmetru plūstošā strāva, kuras stiprums jāizmēra. Lai ampērmetrs būtiski nemainītu spriegumu visā strāvas kontūrā, ${\displaystyle R_{A}}$ salīdzinājumā ar ķēdes posma pretestību ${\displaystyle R}$ jābūt pēc iespējas mazai. ^[6]

Skalas diapazona paplašināšana

Lai paplašinātu ampērmetra skalas diapazonu, mērot līdzstrāvu, ampērmetram paralēli pieslēdz rezistoru (šuntu). Ja ar ampērmetru izmērāmā maksimālā strāva ir ${\displaystyle I_{A}}$, bet jāizmēra strāva ${\displaystyle I>I_{A}}$, caur šuntu jāplūst ${\displaystyle I_{S}=I-I_{A}}$. Spriegums uz šuntu un ampērmetru ir vienāds: ${\displaystyle U_{S}=U_{A}}$ jeb ${\displaystyle I_{A}R_{A}=I_{S}R_{S}}$, tātad nepieciešamā šunta pretestība

${\displaystyle R_{S}={\frac {I_{A}R_{A}}{I-I_{A}}}}$.

Ja ar ampērmetru jāizmēra ${\displaystyle n={\frac {I}{I_{A}}}}$ reizes stiprāka strāva, nekā paredz ampērmetra diapazons, nepieciešamā šunta pretestība

${\displaystyle R_{S}=R_{A}{\frac {1}{n-1}}}$. ^[6]

Ja šunts ir saskaņots ar mēraparātu, vienas iedaļas vērtību var aprēķināt pēc

${\displaystyle c={\frac {I_{SN}}{\alpha _{max}}}}$,

kur ${\displaystyle I_{SN}}$ ir šunta nominālā strāva.

Lai paplašinātu ampērmetra skalas diapazonu, mērot maiņstrāvu, izmanto strāvmaini. Tad vienas iedaļas vērtību var aprēķināt pēc

${\displaystyle c={\frac {I_{AN}}{\alpha _{max}}}\cdot k_{I}}$,

kur ${\displaystyle k_{I}}$ ir strāvmaiņa transformācijas koeficients. ^[7]

Galerija

• 
  Ampērmetrs no vecās stacijas Ņujorkā.
• 
  Nullē centrētais ampērmetrs
• 
  Vecs kustīgā dzelzs ampērmetrs

Atsauces

1. L. A. Geddes, Looking back: how measuring electric current has improved through the ages, IEEE Potentials, Feb/Mar 1996, pages 40-42
2. Frank Spitzer and Barry Howarth, Principles of Modern Instrumentation, Holt, Rinehart and Winston, New York, 1972, ISBN 0-03-080208-3 chapter 11
3. "Fragebogen aus der Personenmappe Friedrich Drexler (1858 — 1945)". Technisches Museum Wien. Retrieved 2013-07-10.
4. «Arhivēta kopija». Arhivēts no oriģināla, laiks: 2003. gada 11. jūnijā. Skatīts: 2015. gada 20. novembrī.
5. «Arhivēta kopija». Arhivēts no oriģināla, laiks: 2011. gada 20. jūlijā. Skatīts: 2015. gada 20. novembrī.
6. V. Fļorovs, I. Kolangs, P. Puķītis, E. Šilters. Fizikas rokasgrāmata. Zvaigzne, 1985. 183.—191. lpp.
7. U. Antonovičs, A. Dzedons, V. Hramcovs, M. Iļķens, U. Leimanis, M. Liepiņš, Ņ. Nadežņikovs, Ē. Priednieks, U. Zītars. Elektrotehnikas un elektronikas laboratorijas darbi. Rīgas Tehniskā universitāte, 1999.