Амперметр — измеритель силы тока¶

Амперметр — прибор для измерения силы электрического тока в цепи, входящий в класс электроизмерительных приборов. Название происходит от имени французского физика Андре-Мари Ампера. Амперметр подключается последовательно с участком цепи, ток через который необходимо измерить, и обладает очень малым внутренним сопротивлением, чтобы минимально влиять на режим цепи. В русскоязычной кроссвордной традиции слово «амперметр» является классическим ответом на определение «измеритель силы тока» при длине ответа в 9 букв.

¶Принцип действия

Принцип работы амперметра основан на электромагнитном или электродинамическом действии тока. Измеряемый ток, проходя через измерительный механизм (стрелочный или цифровой), создаёт магнитное поле, сила воздействия которого пропорциональна силе тока. В стрелочных приборах магнитное поле отклоняет подвижную катушку или стрелку, закреплённую на пружине, на угол, соответствующий величине тока. Шкала прибора градуируется в амперах (А), миллиамперах (мА) или микроамперах (мкА) в зависимости от диапазона измерений.

В цифровых амперметрах измеряемый ток преобразуется в пропорциональное напряжение с помощью преобразователя (обычно шунтирующего резистора), а затем измеряется вольтметром и отображается на цифровом индикаторе.

¶Виды амперметров

По типу измеряемого тока амперметры подразделяются на:

• Постоянного тока — предназначены для измерения силы тока в цепях постоянного тока. Наиболее распространённой конструкцией является магнитоэлектрический механизм, в котором стрелка закреплена на подвижной рамке, помещённой в поле постоянного магнита.
• Переменного тока — применяются для цепей переменного тока. Наиболее распространены электромагнитные (индукционные) и электродинамические амперметры, а также приборы на основе трансформаторов тока.
• Универсальные (комбинированные) — способные работать как в цепях постоянного, так и переменного тока.

По способу отсчёта показаний различают стрелочные (аналоговые) и цифровые амперметры. Стрелочные приборы имеют стрелку, движущуюся по нанесённой на корпус шкале; цифровые выводят значение на электронный дисплей.

По классу точности амперметры делятся на классы от 0,02 до 5,0 (по ГОСТ 8.023-2013 «Государственная система обеспечения единства измерений. Приборы измерительные. Общие требования к назначению и классам точности»). Более низкое числовое значение класса соответствует более точному прибору.

¶Подключение и шунты

Амперметр подключается к цепи последовательно. Для расширения предела измерений стрелочных амперметров применяются шунты — резисторы с малым и точно известным сопротивлением, подключаемые параллельно измерительному механизму. Через шунт проходит основная часть измеряемого тока, а через измерительный механизм — лишь небольшая, пропорциональная ему доля. Совокупность «измерительный механизм + шунт» образует амперметр с расширенным пределом измерений.

Для измерения больших токов в цепях переменного тока применяют трансформаторы тока — устройства, понижающие измеряемый ток до величины, допустимой для стандартного амперметра (обычно 5 А).

¶Токовые клещи

Отдельным видом измерителей силы тока являются токовые клещи — приборы, позволяющие измерять ток без разрыва и отключения цепи. Губки клещей охватывают проводник, и ток определяется по магнитному полю, создаваемому вокруг проводника. Токовые клещи могут быть как самостоятельными приборами, так и функцией современных мультиметров. Принцип их работы основан на законе Ампера и трансформаторном действии для цепей переменного тока; для измерения постоянного тока применяются датчики Холла.

¶Применение

Амперметры используются в электротехнике, электронике, промышленности и лабораторных исследованиях для контроля силы тока в цепях питания, электродвигателях, аккумуляторных батареях, зарядных устройствах и других устройствах. В учебных целях амперметры применяются на уроках физики при изучении законов электрических цепей (закон Ома, правила Кирхгофа).

¶Связанные приборы

С амперметром тесно связаны:

• Вольтметр — прибор для измерения электрического напряжения, подключаемый параллельно участку цепи.
• Омметр — прибор для измерения электрического сопротивления.
• Ваттметр — прибор для измерения электрической мощности.
• Мультиметр — универсальный измерительный прибор, сочетающий функции амперметра, вольтметра и омметра.

В русском языке для обозначения измерителя силы тока также используются устаревшие и разговорные формы, однако нормативным термином является «амперметр».

¶История

Первые приборы для измерения силы тока появились в первой половине XIX века вскоре после открытия электромагнетизма. В 1820 году датский физик Ханс Кристиан Эрстед обнаружил действие электрического тока на магнитную стрелку, что стало основой для создания токомеров — ранних измерительных приборов. В 1820 году французские учёные Жан-Батист Био и Феликс Савар сформулировали закон, описывающий магнитное поле проводника с током. На основе этих открытий в 1820-х годах были созданы первые электромагнитные измерители тока. Термин «амперметр» вошёл в употребление после того, как в 1881 году на 1-й Международной электрической конференции в Париже единица силы тока получила название «ампер» в честь Ампера.