Tại sao phải mắc ampe kế nối tiếp

Ampe kế là gì?

Ampe kếlà dụng cụ đo cường độ dòng điện. Nó được mắc nối tiếp trong mạch. Ampe kế được sử dụng để đo dòng điện rất nhỏ. Cỡ miliampe gọi là miliampe kế. Tên của dụng cụ đo lường này được đặt theo đơn vị đo cường độ dòng điện là ampe.

Bạn đang xem:

Trên các Ampe kế có các chốt được ghi dấu (+) với chốt dương và dấu (–) với chốt âm. Đây là điểm rất quan trọng để phân biệt hai chốt này và lắp dây sao cho thật phù hợp. Nằm ở phía dưới của Ampe kế nó có nút điều chỉnh kim để có thể đưa Ampe kế về con số 0.

Bên cạnh khả năng đo dòng điện, ampe kế còn được trang bị thêm những tính năng khác như đo được điện áp, đo điện trở, và đo tần số…

1)Ampe kế can thiệp

Ampe kế can thiệpLà loại ampe kế khi đo dòng điện chạy trong một dây điện phải được mắc nối tiếp với dây điện. Mỗi ampe kế đều tiêu thụ một hiệu điện thế nhỏ nối tiếp trong mạch điện. Khi mắc ampe kế vào mạch điện một chiều. Bạn cần chú ý nối các cực điện theo đúng chiều dòng điện. Luôn chọn thang đo phù hợp trước khi đo: chọn thang lớn nhất trước. Sau đó hạ dần cho đến khi thu được kết quả nằm trong thang đo.

Theo loại điện kế mà ampe kế thuộc các loại khác nhau: ampe kế điện từ có khung quay chỉ đo được dòng 1 chiều. Loại ampe kế có sắt quay hoặc amppe kế nhiệt do được cả dòng một chiều và xoay chiều.

Các ampe kế can thiệp khi đo dòng điện chạy trong một dây điện phải đượcmắc nối tiếpvới dây điện.

Mọi ampe kế đều tiêu thụ một hiệu điện thế nhỏnối tiếptrong mạch điện.

Ký hiệu ampe kế trongmạch điệnlà một vòng tròn có chữ A ở giữa và có thể thêm ký hiệu các cực dương và âm hai bên chodòng điện một chiều.

Để giảm ảnh hưởng đến mạch điện cần đo, hiệu điện thế tiêu thụ trong mạch của ampe kế phải càng nhỏ càng tốt. Điều này nghĩa làtrở khángtương đương của ampe kế trong mạch điện phải rất nhỏ so với điện trở của mạch.

Khi mắc ampe kế vào mạch điện một chiều, chú ý nối các cực điện theo đúng chiều dòng điện.

Luôn chọn thang đo phù hợp trước khi đo: chọn thang lớn nhất trước, rồi hạ dần cho đến khi thu được kết quả nằm trong thang đo.

Trong nhiều thiết kế, ampe kế là mộtđiện kếcó mắcsơn. Tùy theo loại điện kế mà ampe kế thuộc các loại khác nhau: ampe kế điện từ có khung quay chỉ đo được dòng 1 chiều (ampe kế một chiều), ampe kế có sắt quay hoặc amppe kế nhiệt do được cả dòng một chiều và xoay chiều.

a) Ampe kế khung quay

Cấu tạo ampe kế

Cấu tạo Ampe kế gồm:

1: Nam châm

2: Lò xo xoắn

3: Chốt giữ lò xo

4: Thước hình cung

5: Cuộn dây dẫn điện

6: Kim.

Ampe kế truyền thống, còn gọi làGavanô kế(điện kế), là một bộ chuyển đổi từ cường độ dòng điện sang chuyển động quay, trong một cung, của một cuộn dây nằm trongtừ trường.

Loại ampe kế truyền thống này thường dùng để đo cường độ củadòng điện một chiềuchạy trong mộtmạch điện. Bộ phận chính là một cuộn dây dẫn, có thể quay quanh mộttrục, nằm trong từ trường của mộtnam châm vĩnh cửu. Cuộn dây được gắn với một kim chỉ góc quay trên một thước hình cung. Mộtlò xo xoắnkéo cuộn và kim về vị trí số không khi không có dòng điện. Trong một số dụng cụ, cuộn dây được gắn với một miếngsắt, chịu lực hút của các nam châm và cân bằng tại vị trí số không.

Khi dòng điện một chiều chạy qua cuộn dây, dòng điện chịu lực tác động của từ trường (do các điện tích chuyển động bên trong dây dẫn chịulực Lorentz) và bị kéo quay về một phía, xoắn lò xo, và quay kim. Vị trí của đầu kim trên thước đo tương ứng với cường độ dòng điện qua cuộn dây. Các ampe kế thực tế có thêm cơ chế để làm tắt nhanh dao động của kim khi cường độ dòng điện thay đổi, để cho kim quay nhẹ nhàng theo sự thay đổi của dòng điện mà không bị rung. Một cơ chế giảm dao động được dùng là ứng dụng sự chuyển hóa năng lượng dao động sangnhiệt năngnhờdòng điện Foucault. Cuộn dây được gắn cùng một đĩa kim loại nằm trong từ trường của nam châm. Mọi dao động của cuộn dây và đĩa sinh ra dòng Foucault trong đĩa. Dòng này làm nóng đĩa lên, tiêu hao năng lượng dao động và dập tắt dao động.

Để giảm điện trở của ampe kế, cuộn dây trong nó được làm rất nhỏ. Cuộn dây đó chỉ chịu được dòng điện yếu, nếu không cuộn dây sẽ bị cháy. Để đo dòng điện lớn, người tamắc song songvới cuộn dây này một điện trở nhỏ hơn, gọi làshunt, để chia sẻ bớt dòng điện. Các thang đo cường độ dòng điện khác nhau ứng với các điện trở shunt khác nhau. Trong các ampe kế truyền thống, các điện trở shunt được thiết kế để cường độ dòng điện tối đa qua cuộn dây không quá 50mA.

Xem thêm:

Việc đọc kết quả do kim chỉ trên thước có thể sai sót nếu nhìn lệch. Một số ampe kế lắp thêmgươngtạo ra ảnh của kim nằm sau thước đo. Với ampe kế loại này, kết quả đo chính xác được đọc khi nhìn thấyảnhcủa kim nằm trùng với kim.

b) Ampe kế sắt từ

Ampe kế sắt từ cấu tạo từ hai thanhsắt nonnằm bên trong một ống dây. Một thanh được cố định còn thanh kia gắn trên trục quay, và gắn với kim chỉ góc quay trên một thước hình cung. Khi cho dòng điện qua ống dây, dòng điện sinh ra mộttừ trườngtrong ống. Từ trường này gây nêncảm ứng sắt từtrên hai thanh sắt, biến chúng thành cácnam châmcùng chiều. Hai nam châm cùng chiều luôn đẩy nhau, không phụ thuộc vào chiều dòng điện qua ống dây. Vì lực đẩy này, thanh nam châm di động quay và góc quay tương ứng với cường độ dòng điện qua ống dây.

Ampe kế sắt từ có thể đo dòng xoay chiều, do góc quay của kim không phụ thuộc chiều dòng điện.

c) Ampe kế nhiệt

Bộ phận chính của ampe kế nhiệt là một thanhkim loạimảnh và dài được cuộn lại giống mộtlò xo xoắnvới một đầu gắn cố định, còn đầu kia gắn với một kim chuyển động trên nền một thước hình cung. Khi dòng điện chạy qua, thanh xoắn nóng lên đếnnhiệt độcân bằng (công suấtnhiệt nhận được từ dòng điện bằng công suất nhiệt tỏa ra môi trường), vàgiãn nở nhiệt, đẩy đầu tự do quay. Góc quay, thể hiện bởi vị trí đầu kim trên thước đo, tương ứng vớicường độ dòng điện.

d) Ampe kế điện tử

Vạn năng kế

Ampe kế điện tử thường là một chế độ hoạt động củavạn năng kếđiện tử. Bản chất hoạt động của loại ampe kế này có thể mô tả là mộtvôn kếđiện tử đohiệu điện thếdodòng điệngây ra trên mộtđiện trởnhỏ gọi làshunt. Các thang đo khác nhau được điều chỉnh bằng việc chọn các shunt khác nhau. Cường độ dòng điện được suy ra từ hiệu điện thế đo được quađịnh luật Ohm.

2) Ampe kế không can thiệp

Ampe kế can thiệp có nhược điểm là cần phải được lắp đặt như một thành phần trong mạch điện. Chúng không dùng được cho các mạch điện đã được chế tạo khó thay đổi. Đối với các mạch điện này, người ta có thể đo đạc từ trường sinh ra bởi dòng điện để suy ra cường độ dòng điện. Phương pháp đo như vậy không gây ảnh hưởng đến mạch điện, an toàn, nhưng đôi khi độ chính xác không cao bằng phương pháp can thiệp.

a) Đầu dò hiệu ứng Hall

Sơ đồ mạch điện của một đầu đo cường độ dòng điện sử dụng hiệu ứng Hall

Màu xanh lục: lõi sắt từ, màu đỏ: thanh Hall, màu tím: bộ khuếch đại điện, màu lam: điện trở. Điện thế ra vM tỷ lệ với cường độ dòng điện vào ip

Phương pháp đo này sử dụnghiệu ứng Halltạo ra một hiệu điện thế tỷ lệ thuận (với hệ số tỷ lệ biết trước) vớicường độ dòng điệncần đo.

Hiệu điện thế HallvHgần như tỷ lệ thuận vớicường độ từ trườngsinh ra bởi dòng điện, do đó tỷ lệ thuận với cường độ của dòng điện đó. Chỉ cần cuốn một hoặc vài vòng dây mang dòng điện cần đo quanh một lõisắt từcủa đầu đo là ta có được từ trường đủ để kích thích hoạt động của đầu đo. Thậm chí đôi khi chỉ cần kẹp lõi sắt cạnh đường dây là đủ.

Sơ đồ mạch điện của một đầu đo cường độ dòng điện sử dụng hiệu ứng Hall. Màu xanh lục: lõi sắt từ, màu đỏ: thanh Hall, màu tím: bộ khuếch đại điện, màu lam: điện trở. Điện thế ra vM tỷ lệ với cường độ dòng điện vào ip

Tuy nhiên hiện tượngtừ trễkhông tuyến tính trong sắt từ có thể làm giảm độ chính xác của phép đo. Trên thực tế người ta có thể sử dụng một mạch điện hồi tiếp để giữ cho từ thông trong lõi sắt luôn xấp xỉ không, giảm thiểu hiệu ứng từ trễ và tăng độ nhạy của đầu đo, như trong hình vẽ. Dòng điện hồi tiếpiSđược chuyển hóa thành hiệu điện thế ravSnhờbộ khuếch đại điện. Tỷ lệ giữa số vòng cuốn trên lõi sắt từm(thường trong khoảng từ 1000 đến 10000) cho phép liên hệ giữa dòng cần đo và dòng hồi tiếp:iS= 1/m·iP.

Các ưu điểm:

· Hiệu điện thế tiêu thụ trên đoạn dây cuốn vào đầu đo chỉ chừng vàimV.

· Hệ thống rất an toàn do được cách điện với mạch điện.

· Hệ thống có thể đodòng điện xoay chiềucótần sốtừ 0 (tức làđiện một chiều) đến 100kHz

Hệ thống này cũng được ứng dụng trongvạn năng kếđiện tử, hay thậm chí trongdao động kế.

b) Ampe kế kìm

Ampe kế kìm

Ampe Kìm là một thiết bị đo dòng điện chuyên dụng dùng để đo dòng điện với dải đo rộng từ 100mA đến 2000A. Ngoài ra một số loại có tích hợp thêm tính năng giống như đồng hồ vạn năng là: đo điện áp xoay chiều, điện trở, tần số, nhiệt độ, kiểm tra dẫn điện… Muốn đo dòng thi kẹp vào đoạn dây mà dòng điện chạy qua. Còn muốn đo điện áp, đo thông mạch và các thông số khác thì cắm thêm que đo và sử dụng như cách sử dụng đồng hồ vạn năng thông thường.

Trong dòng điện xoay chiều, từ trường biến thiên sinh ra bởi dòng điện có thể gây cảm ứng điện từ lên một cuộn cảm nằm gần dòng điện. Đây là cơ chế hoạt động củaAmpe kế kìm.

III/ Chức năng của Ampe kế

Ampe kìm có chính chức năng là để đo cường độ ampe của dòng điện. Ngoài ra, một số loại có thêm tính năng tích hợp AC điện áp đo lường, sức đề kháng, tần số, nhiệt độ (tùy chọn đầu đo), kiểm tra các mạch điện…

Xem thêm:

Cách sử dụng ampe kế:Dùng ampe kế để đo cường độ dòng điện . Cần phải mắc chốt dương ( + ) của ampe kế với cực dương ( + ) của nguồn điện ( Lưu ý : không được mắc hai chốt của ampe kế trực tiếp vào hai cực của nguồn điện để tránh làm hỏng ampe kế và dòng điện ) . Kiểm tra và điều chỉnh kim của ampe kế chỉ đúng vạch số 0 . Đóng công tắc . Đợi cho kim ampe kế đứng yên . Đặt mắt để kim che khuất ảnh của nó trong gương , đọc và ghi giá trị của cường độ dòng điện .

Chúc các bạn thành công trong cuộc sống!