Ampe kế được sử dụng khá rộng rãi trong đời sống cũng như trong học tập nghiên cứu môn Vật lý. Vậy chúng ta đã biết Ampe kế là gì? Chúng có cấu tạo ra sao? Chức năng và nguyên lý hoạt động như thế nào chưa?
Mục lục bài viết
1. Ampe kế là gì?
Ampe kế là một thiết bị dùng để đo cường độ dòng điện có đơn vị là ampe. Thiết bị này được đặt tên theo đơn vị của dòng điện, có thể gọi là đồng hồ ampe hoặc là ampe kế. Các ampe kế lý tưởng có nội điện trở bằng 0, nhưng trên thực tế ampe kế có nội điện trở nhỏ. Phạm vi đo của ampe kế phụ thuộc vào giá trị của điện trở.
Vậy chúng ta có thắc mắc tên “ampe kế” có nguồn gốc từ đâu không?
Ampe (bắt nguồn từ từ tiếng Pháp ampère /ɑ̃pɛʁ/), còn được viết là am-pe, cũng còn được gọi là ăm-pe, ký hiệu A, là đơn vị đo cường độ dòng điện (kí hiệu là I) trong hệ SI, lấy tên theo nhà vật lý và Toán học người Pháp là André Marie Ampère (1775–1836), được coi là cha đẻ của điện từ trường cùng với nhà vật lý người Đan Mạch Hans Christian Ørsted.
Dưới đây là một số ví dụ về quy đổi ampe kế:
– 1 Ampe = 1000 miliAmpe
– 1 miliAmpe = 0,001 Ampe
– 1 KiloAmpe = 1000 Ampe = 1.000.000 MiliAmpe
2. Phân loại Ampe kế:
Ampe kế được chia làm hai loại dựa theo cách thức hoạt động và lắp đặt, đó là: Ampe kế can thiệp và Ampe kế không can thiệp.
2.1. Ampe kế can thiệp:
Ampe kế can thiệp là 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 được mắc nối tiếp với dây điện.
Mọi ampe kế đều tiêu thụ một hiệu điện thế nhỏ nối tiếp trong mạch điện.
Ký hiệu ampe kế trong mạch điện là một vòng tròn có chữ A ở giữa và có thể thêm ký hiệu các cực dương và âm hai bên cho dòng 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 là trở kháng tương 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 một điện kế có mắc sơn. 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 có sắt quay hoặc amppe kế nhiệt do được cả dòng một chiều và xoay chiều.
Đối với mạch điện 1 chiều thì khi mắc cần phải nối cực điện (+), (-) theo đúng chiều dòng điện. Chọn thang đo phù hợp để tránh lãng phí. Người dùng nên chọn thang đo lớn nhất trước, sau đó hạ dần để kết quả sau đo nằm trong thang đo.
Người ta sẽ phân chia thành các loại như: ampe kế nhiệt do dòng xoay chiều, một chiều, có sắt quay, có khung quay đo dòng điện 1 chiều…
Ký hiệu của ampe kế trong sơ đồ mạch điện là vòng tròn có chữ A bên trong.
2.1.1. Ampe kế điện tử:
Nguyên lý hoạt động giống vạn năng kế điện tử. Dùng để đo hiệu điện thế do dòng điện gây ra trên một điện trở nhỏ được suy ra từ hiệu điện thế đo được qua định luật Ôm.
2.1.2. Ampe kế khung quay:
Thiết bị đo này gồm có các bộ phận chính bao gồm: Nam châm, lò xo xoắn, thước hình cung, cuộn dây dẫn điện và kim. Ampe kế truyền thống còn gọi là Gavanô kế hay điện kế, đây là 1 bộ chuyển đổi từ cường độ dòng điện sang chuyển động quay trong một cung của một cuộn dây nằm trong từ trường.
Loại ampe kế này thường dùng để đo cường độ của dòng điện một chiều chạy trong một mạch điện. Bộ phận chính của nó là một cuộn dây dẫn, có thể quay quanh một trục nằm trong từ trường của một nam châm vĩnh cửu. Cuộn dây này được gắn với một kim chỉ góc quay trên một thước hình cung. Một lò xo xoắn kéo cuộn và kim về vị trí số 0 khi không có dòng điện.
2.1.3. Ampe kế sắt từ:
Ampe kế sắt từ có thể đo dòng xoay chiều do góc quay của kim không phụ thuộc chiều dòng điện.
– Cấu tạo: gồm có 2 thanh sắt non nằm trong một ống dây. 1 thanh được đặt cố định, 1 thanh được kết nối với kim chỉ góc quay ở trên thước hình cung.
– Nguyên lý hoạt động: Dòng điện khi đi qua ống dây sẽ sinh ra một từ trường, từ trường gây nên cảm ứng sắt từ lên 2 thanh sắt non biến thành nam châm cùng chiều. Hai nam châm cùng chiều nên chúng đẩy nhau không bị ảnh hưởng bởi dòng điện đi qua ống dây. Lực đẩy này khiên thanh nam châm dịch chuyển quay 1 góc tương ứng với giá trị cường độ dòng điện đi qua ống dây.
2.1.4. Ampe kế nhiệt:
Các bộ phận chính của Ampe kế nhiệt là một đoạn dài của thanh kim loại và được cuộn như một lò xo với một đầu cố định, trong khi đầu kia gắn liền với một cây kim một dựa trên kích thước hình cung. Khi dòng điện chạy qua nóng lên đến nhiệt độ cân bằng lò xo xoắn và mở rộng nhiệt, đẩy đầu tự do quay. Góc quay sẽ được thực hiện bởi kim vị trí trên các biện pháp, thương ứng với cường độ dòng điện.
2.2. Ampe kế không can thiệp:
Theo đánh giá, ampe kế không can thiệp không được đánh giá cao về tính chính xác, thế nhưng về độ an toàn thì ampe kế không can thiệp lại có phần chiếm ưu thế hơn so với ampe kế can thiệp.
2.2.1. Đầu dò hiệu ứng Hall:
Việc sử dụng đầu dò hiệu ứng Hall là một phương pháp khá phổ biến đối với ampe kế không can thiệp. Điều này sẽ tạo ra một hiệu điện thế có tỷ lệ thuận với cường độ dòng điện cần đo.
Chỉ cần cuốn một hoặc vài vòng dây mang dòng điện cần đo quanh một lõi sắt từ của đầu đo là ta có được từ trường đủ để kích thích hoạt động của đầu đo.
2.2.2. Ampe kế kìm:
Ampe kế kìm dùng để đo dòng điện có cường độ từ 100m – 2000A, tuy nhiên, một số thiết bị có tích hợp thêm tính năng đo điện áp xoay chiều, điện trở, tần suất, nhiệt độ, kiểm tra diot, thông mạch, đo tụ….Hiện nay có hai loại ampe kìm là ampe kìm hiện số điện tử và ampe chỉ thị kim.
Cơ chế hoạt động của loại Ampe này khá là đơn giản; do dòng điện gây cảm ứng điện từ lên 1 cuộn nằm ở gần dòng điện nên trong dòng điện xoay chiều, từ trường luôn luôn biến thiên.
Tuy nhiên khi sử dụng Ampe kế kìm cần lưu ý một số điều sau:
– Mắc chốt (+) trên ampe kìm về phía cực dương của nguồn điện, không mắc trực tiếp hai chốt của của ampe vào hai cực của nguồn điện.
– Điều chỉnh vị trí của kim chỉ thị về đúng với vạch 0.
– Khi đọc cần đặt mắt đúng vị trí.
– Giá trị kết quả đo dòng điện bằng ampe kìm chỉ có tính chính xác tương đối chứ không phải tuyệt đối. Nếu muốn có giá trị chính xác, bạn phải dùng đồng hồ đo trong mạch.
– Không sử dụng để đo dòng điện trong bảng mạch hoặc có cường độ thấp hơn 100 mili ampe.
– Nếu muốn đo dòng điện chạy trong dây dẫn, phải đưa thang đo về ACA, không đo dòng điện có cường độ lớn hơn phạm vi cho phép vì nó có khả năng làm hỏng ampe kế.
Để thiết bị cho kết quả đo chính xác cũng như đảm bảo tuổi thọ lâu dài, khi sử dụng bạn nên tuân thủ một số chú ý sau:
– Đọc kỹ tài liệu hướng dẫn sử dụng đi kèm sản phẩm và tham khảo các thợ điện chuyên nghiệp khi sử dụng thiết bị lần đầu.
– Giữ tài liệu hướng dẫn này trong tầm tay để có thể tham khảo ngay khi cần thiết.
– Đảm bảo rằng ampe kìm được sử dụng đúng mục đích và tuân theo đúng quy trình được hướng dẫn.
– Đảm bảo hiểu và tuân thủ đúng những quy trình đo dòng điện để tránh xảy ra sự cố đáng tiếc
3. Cấu tạo của Ampe kế:
Đối với một ampe kế phổ biến sẽ có những bộ phận sau: Kim chỉ thị, chốt chỉnh kim chỉ thị, chốt âm, các thang đo, đơn vị đo và chốt dung lượng.
Trong sơ đồ mạch điện, ampe kế được kí hiệu là 
4. Chức năng của Ampe kế:
Với thiết kế chuyên dụng phục vụ cho các công việc liên quan đến điện thì Ampe có chức năng chính là đo dòng điện. Ngoài ra chức năng của ampe kế còn khá đa dạng, như: đo điện áp xoay chiều, đo điện trở hoặc đo tần suất, nhiệt độ cũng như kiểm tra điện dẫn.
5. Nguyên lý hoạt động:
Từ trường biến thiên được sinh ra bởi dòng điện xoay chiều có thể gây ra cảm ứng điện từ lên một nguồn cảm nằm gần dòng điện.Trong dòng điện xoay chiều, biến thể của từ trường được tạo ra bởi dòng điện sẽ tạo ra các cảm ứng điện từ lên cuộn cảm được đặt nằm gần dây điện. Tùy theo đó là loại ampe kế gì mà bộ cảm biến, kim chỉ sẽ hiển thị kết quả đo trên màn hình.
