Un voltmètre est un instrument utilisé pour mesurer la différence de potentiel électrique entre deux points d’un circuit électrique. Un ampèremètre est un appareil de mesure utilisé pour mesurer le courant électrique dans un circuit. Un voltmètre est connecté en parallèle avec un appareil de mesure de sa tension, tandis qu’un ampèremètre est connecté en série avec un appareil de mesure de son courant. Au cœur de la plupart des compteurs analogiques se trouve un galvanomètre, un instrument qui mesure le flux de courant en utilisant le mouvement, ou la déviation, d’une aiguille. La déviation de l’aiguille est produite par une force magnétique agissant sur un fil conducteur de courant.
Comprendre les utilisations des voltmètres, ampèremètres et galvanomètres
Un voltmètre est un instrument qui mesure la différence de potentiel électrique entre deux points d’un circuit électrique. Un voltmètre analogique déplace un pointeur sur une échelle proportionnelle à la tension du circuit ; un voltmètre numérique fournit un affichage numérique. Toute mesure qui peut être convertie en tension peut être affichée sur un compteur correctement calibré ; ces mesures comprennent la pression, la température et le débit. Pour qu’un voltmètre puisse mesurer la tension d’un appareil, il doit être connecté en parallèle à cet appareil. Cela est nécessaire car les objets en parallèle connaissent la même différence de potentiel.
Un ampèremètre mesure le courant électrique dans un circuit. Son nom est dérivé de celui de l’unité SI pour le courant électrique, l’ampère (A). Pour qu’un ampèremètre puisse mesurer le courant d’un appareil, il doit être connecté en série à cet appareil. Ceci est nécessaire car les objets en série reçoivent le même courant. Ils ne doivent pas être connectés à une source de tension. Les ampèremètres sont conçus pour fonctionner sous une charge minimale qui fait référence à la chute de tension aux bornes de l’ampèremètre, généralement une petite fraction de volt.
Le cœur de la plupart des compteurs analogiques est un dispositif appelé galvanomètre, désigné par G. Le flux de courant à travers un galvanomètre, IG, produit un mouvement proportionnel, ou déviation, de l’aiguille. Les deux caractéristiques essentielles de tout galvanomètre sont sa résistance et sa sensibilité au courant. La sensibilité au courant est le courant qui donne une déviation à pleine échelle de l’aiguille du galvanomètre. En d’autres termes, il s’agit du courant maximum que l’instrument peut mesurer. Par exemple, un galvanomètre ayant une sensibilité au courant de 50 μA a une déviation maximale de son aiguille lorsque 50 μA le traverse, se trouve à mi-chemin de l’échelle lorsque 25 μA le traverse, etc. Si un tel galvanomètre a une résistance de 25-Ω, alors une tension de seulement V = IR = (50 μA)(25 Ω) = 1,25 mV produit une lecture à pleine échelle. En connectant les résistances à ce galvanomètre de différentes manières, vous pouvez l’utiliser comme voltmètre ou ampèremètre pour mesurer une large gamme de tensions ou de courants.
Utilisez les galvanomètres en tant que voltmètres
Un galvanomètre peut fonctionner comme un voltmètre lorsqu’il est connecté en série avec une grande résistance R. La valeur de R est déterminée par la tension maximale qui sera mesurée. Supposons que vous vouliez que 10 V produisent une déviation à pleine échelle d’un voltmètre contenant un galvanomètre 25-Ω avec une sensibilité de 50-μA. Ensuite, 10 V appliqués au voltmètre doivent produire un courant de 50 μA. La résistance totale doit être :
R tot = Rr = VI = 10 V
50 μ A = 200 k Ω,
ou : R = R tot – r = 200 k Ω – 25 Ω ≈ 200 k Ω.
R est si grand que la résistance du galvanomètre, r, est presque négligeable. Notez que 5 V appliqués à ce voltmètre produisent une déviation de demi-échelle en envoyant un courant de 25-μA à travers le compteur, et donc la lecture du voltmètre est proportionnelle à la tension, comme souhaité. Ce voltmètre ne serait pas utile pour des tensions inférieures à environ un demi-volt, car la déviation du compteur serait trop faible pour une lecture précise. Pour les autres gammes de tension, d’autres résistances sont placées en série avec le galvanomètre. De nombreux compteurs permettent un choix d’échelles, ce qui implique la mise en série d’une résistance appropriée avec le galvanomètre.
