Omlouvám se za tuto jednoduchou otázku, ale nedokážu pochopit koncept fungování ampérmetru.
Vezmeme následující obvod jako příklad:
Když je spínač sepnutý, obvodem protéká proud – tj. existuje potenciální rozdíl mezi dva konce obvodu, takže elektrony tečou ze záporného vývodu do kladného.
Ampérmetr zaznamenává proud protékající proměnným odporem.
Moje otázka zní: Jak může ampérmetr zjistit, kolik proudu protéká rezistorem? Protože je „za“ rezistorem?
A také: Proč a jak odpor omezuje proud protékající celým obvodem? neomezuje pouze proud, který teče kolem a za rezistorem?
Odpověď
Dvě otázky:
Jak může ampérmetr určit, kolik proudu protéká rezistorem? protože je „za“ rezistorem?
Existuje alespoň několik možností, že proud může být měřeno pomocí různých technologií. Časné ampérmetry používaly galvanometrickou technologii, kde se cívka v galvanometru stává součástí aktuální dráhy. Cívka generuje magnetické pole a magnetické pole mechanicky vychyluje úhlovým způsobem permanentní magnet připojený k číselníku. Ale v dnešní technologii dokážeme snímat magnetické pole pomocí Hallových senzorů nebo častěji používáme zkratovací rezistor (odpor s nízkým odporem), který výrazně nebrání proudu, avšak umožňuje dostatečný pokles napětí k určení proudu pomocí Ohmova zákona.
Proč a jak omezuje odpor proud protékající celým obvodem? neomezuje pouze proud, který protéká kolem a za odporem?
Nejprve odpory „omezují“ proud přeměnou elektrické energie, která protéká odporem, na tepelnou energii. Za druhé, proud proudící do rezistoru se rovná proudu proudícímu z rezistoru. Přestože na rezistoru dochází k poklesu napětí, nedochází k žádnému „poklesu proudu“. Poklesem napětí přes omezující rezistor v obvodu snížíte pokles napětí ve zbytku obvodu, takže proud s omezujícím rezistorem na místě je v celém obvodu menší, než kdybyste tam rezistor neměli. Další způsob, jak o tom přemýšlet, je, že přidáním rezistoru do série s existujícím obvodem jste zvýšili celkovou impedanci obvodu a podle Ohmova zákona snížili tok proudu. $$ I_ {initial} = \ frac {V} {R_ {circ}} $$ $$ I_ {after} = \ frac {V} {R_ {circ} + R_ {limiter}} $$
Odpověď
Proč a jak odpor omezuje proud protékající celým obvodem? neomezuje pouze proud, který teče kolem a za odporem?
Za prvé, jedná se o stejnosměrný obvod (ignorující spínač), který je říci, že napětí a proudy obvodu jsou konstantní s časem.
Protože tomu tak je, díky zachování elektrického náboje je proud přes ampérmetr a rezistor stejný pro, pokud by tomu tak nebylo, elektrický náboj by se nutně hromadil někde mezi nimi nebo v nich, a tak by napětí a proud nebyly konstantní v čase.
Ve skutečnosti Kirchhoffův současný zákon (KCL) je pouze přibližná hodnota, která je přesná v nízkofrekvenčním limitu. Pro frekvence dostatečně vysoké na to, aby byl fyzický rozsah prvků obvodu významný ve srovnání s vlnovou délkou vln EM na těchto frekvencích, „běžné“ zákony obvodu, jako je KCL, neplatí.
Odpověď
Jak funguje ampérmetr v obvodu?
Nejzákladnější ampérmetr je znázorněn na přiloženém obrázku. Je to jednoduše vodič zasunutý do elektrického obvodu se svorkami + a – (jako odpor) a pod vodičem jehla kompasu, která se vodičem otáčí s úhlem, který závisí na intenzitě elektrického proudu $ I $ .
