Електровимірювальні прилади

Явище обертання рамки зі струмом у магнітному полі використовується для створення електровимірювальних приладів.

Для вимірювання електричних величин використовуються різні електровимірювальні прилади. Так, наприклад, сила струму вимірюється амперметром, напруга — вольтметром, опір — омметром, потужність — ватметром, електричну енергію вимірюють за допомогою лічильника.
Існує багато систем електровимірювальних приладів.
Наприклад, прилади магнітоелектричної системи, електромагнітної й електродинамічної.

Вимірювальний механізм приладів магнітоелектричної системи складається з двох частин.
Нерухома частина складається з постійного магніту, його полюсних наконечників і нерухомого осердя. У зазорі між полюсними наконечниками і осердям існує сильне магнітне поле.
Рухлива частина вимірювального механізму складається з легкої рамки, обмотка якої навивається на алюмінієвий каркас, і двох півосей, нерухомо зв'язаних з каркасом рамки. Кінці обмотки припаяні до двох спіральних пружин, через які до рамки підводиться вимірюваний струм. До рамки прикріплені стрілка й противаги. У зазорі між полюсними наконечниками й осердям установлена рамка. Її півосі вставляються в підшипники.
Коли в рамці протікає струм, сили, що діють на рамку з боку магнітного поля, повертають рамку разом зі стрілкою — вона рухається уздовж шкали. Чим більша сила струму в рамці, тим на більший кут повертається рамка зі стрілкою. Іншими словами, кут повороту рамки пропорційний силі струму.
Оскільки кут повороту стрілки пропорційний силі струму, то шкала вимірювального приладу магнітоелектричної системи рівномірна.
В амперметрів і вольтметрів вимірювальні механізми в принципі однакові. Їхня відмінність полягає лише в електричному опорі рамок. В амперметра опір рамки значно менший, ніж у вольтметра.
http://www.youtube.com/watch?v=dXN0C8PL_ZM&feature=share&list=PL8FE06E7AAD0CD4E9


Дещо простіше улаштовані прилади електромагнітної системи.

Нерухома частина приладу являє собою котушку, по обмотці якої протікає струм. За рахунок цього в зазорі котушки виникає магнітне поле.
У зазор утягується якір, виготовлений з м'якої сталі, що складає рухливу частину приладу. На осі якоря наявна спіральна пружина, що протидіє втягуванню якоря в зазор котушки. У результаті стрілка, що сидить на осі, повертається на визначений кут, що залежить від сили струму.
Електромагнітні прилади менш чутливі порівняно з магнітоелектричними. Однак вони не настільки бояться перевантаження й більш надійні в роботі. Крім того, вони придатні для вимірювання у колах не тільки постійного, але й змінного струму. Їхні шкали нерівномірні.В електродинамічних вимірювальних приладах рухлива частина практично не відрізняється від рухливої частини приладів магнітоелектричної системи, тобто в них теж наявна рухлива рамка. Нерухомою ж частиною служить не постійний магніт, а котушка, по обмотці якої протікає струм.
Сила взаємодії між рамкою і котушкою пропорційна добутку сили струму в рамці і сили струму в котушці.
В амперметрах і вольтметрах електродинамічної системи обидві обмотки з'єднуються послідовно, тому сила, що повертає рухливу рамку, пропорційна квадрату сили струму. У результаті в приладів даного типу шкала нерівномірна.
Електродинамічний прилад може служити і ватметром.