Ampèremètre - Définition et Explications

Représentation symbolique d'un ampèremètre dans un circuit
Représentation symbolique d'un ampèremètre dans un circuit

Un ampèremètre est un appareil qui mesure l'intensité d'un courant électrique dans un circuit. L'intensité est mesurée en ampères.

Types d'ampèremètres

Ampèremètres analogiques

Ils sont de plus en plus remplacés par des ampèremètres numériques. Pourtant, en pratique, l'observation (L’observation est l’action de suivi attentif des phénomènes, sans volonté de les...) de leur aiguille peut fournir des informations sur les variations du courant mesuré que l'affichage (L' affichage désigne l'application d'une surface de papier script dans un lieu public(et non du...) numérique (Une information numérique (en anglais « digital ») est une information...) ne donne que difficilement.

Il en existe plusieurs types  :

  • L'ampèremètre (Un ampèremètre est un appareil qui mesure l'intensité d'un courant électrique dans un circuit....) analogique (Le concept d'analogique est utilisé par opposition à celui de numérique.) le plus répandu est magnéto-électrique, il utilise un galvanomètre (Un galvanomètre est l'un des modèles d'ampèremètre de type analogique. L'appareil est muni...) à cadre mobile.Il mesure la valeur moyenne (La moyenne est une mesure statistique caractérisant les éléments d'un ensemble de...) du courant qui le traverse (Une traverse est un élément fondamental de la voie ferrée. C'est une pièce posée en travers de...). Pour les mesures en courant alternatif (Le courant alternatif (qui peut être abrégé par CA, ou AC, pour Alternating Current...), un pont (Un pont est une construction qui permet de franchir une dépression ou un obstacle (cours...) redresseur (Un redresseur, également appelé convertisseur alternatif - continu (rectifier en anglais), est un...) à diode est utilisé pour redresser le courant mais ce procédé ne permet de mesurer avec précision que des courants sinusoïdaux.
  • L'ampèremètre ferro-magnétique utilise deux palettes de fer (Le fer est un élément chimique, de symbole Fe et de numéro atomique 26. C'est le...) doux à l'intérieur d'une bobine. L'une des palettes est fixe, l'autre est montée sur pivot. Quand le courant passe dans la bobine, les deux palettes s'aimantent et se repoussent, quel que soit le sens (SENS (Strategies for Engineered Negligible Senescence) est un projet scientifique qui a pour but...) du courant. Cet ampèremètre n'est donc pas polarisé. (Il n'indique pas de valeurs négatives). Sa précision et sa linéarité sont moins bonnes que celles de l'ampèremètre magnéto-électrique mais il permet de mesurer la valeur efficace (La valeur efficace (aussi dite RMS ou Root Mean Square) d’un courant ou d'une tension,...) de courant alternatif de forme quelconque (mais de fréquence (En physique, la fréquence désigne en général la mesure du nombre de fois qu'un...) faible < 1 kHz).
  • L'ampèremètre thermique (La thermique est la science qui traite de la production d'énergie, de l'utilisation de...) est composé d'un fil dans lequel le courant circule. Ce fil s'échauffe et s'allonge, ce qui provoque la rotation de l'aiguille. L'ampèremètre thermique n'est pas polarisé. Il peut être utilisé pour mesurer la valeur efficace des courants alternatifs jusqu'à des fréquences de plusieurs mégahertz.

Ampèremètre numérique

C'est en fait un voltmètre numérique mesurant la tension (La tension est une force d'extension.) produite par le courant à mesurer dans une résistance (appelée shunt). La valeur du shunt dépend du calibre utilisé. En application de la Loi d'Ohm, La tension U mesurée est convertie, en fonction de la valeur de résistance connue R du shunt, en une valeur A correspondant au courant.

Ampèremètres spéciaux

  • La pince (Une pince est un dispositif mécanique ou un outil, ayant pour fonction de pincer quelque chose...) ampèremétrique AC est une sorte de transformateur électrique (Un transformateur électrique est un convertisseur qui permet de modifier les valeurs de la tension...) dont le primaire est constitué par le conducteur à tester et le secondaire par un enroulement (Un enroulement en électrotechnique est un conducteur électrique isolé bobiné (enroulé autour...) bobiné sur un circuit magnétique (Un circuit magnétique est un circuit généralement réalisé en matériau ferromagnétique au...) formé par les deux mâchoires de la pince. Elle sert à mesurer des courants alternatifs élevés sans s'insérer dans le circuit. Elle ne peut pas mesurer les courants continus.
  • La pince ampèremétrique à capteur à effet Hall (Les capteurs à effet Hall permettent de mesurer :) permet de mesurer des courants de forme quelconque et d'intensité élevée sans s'insérer dans le circuit.
  • Les ampèremètres à fibre (Une fibre est une formation élémentaire, végétale ou animale, d'aspect filamenteux, se...) optique : ils sont utilisés dans le domaine de la THT (Très Haute Tension) et lorsque la bande passante (La bande passante (angl. bandwidth) est un intervalle de fréquences pour lesquelles la...) des capteurs à effet Hall (L'effet Hall classique a été découvert en 1879 par Edwin Herbert Hall : un courant...) est insuffisante (étude des régimes transitoires violents, ceux pour lesquels le di/dt est supérieur à 108 A/s). Cette technique de mesure utilise l'effet Faraday : le plan de polarisation ( la polarisation des ondes électromagnétiques ; la polarisation dûe aux moments...) de la lumière (La lumière est l'ensemble des ondes électromagnétiques visibles par l'œil...) dans le verre (Le verre, dans le langage courant, désigne un matériau ou un alliage dur, fragile...) tourne sous l'effet d'un champ magnétique (En physique, le champ magnétique (ou induction magnétique, ou densité de flux...) axial. Cet effet ne dépend pas de la direction de propagation de la lumière mais dépend de celle de l'intensité.

Utilisation d'un ampèremètre

Montage

Un ampèremètre se branche en série dans le circuit. Cela veut dire qu'il faut ouvrir le circuit à l'endroit où l'on souhaite mesurer l'intensité et placer l'ampèremètre entre les deux bornes créées par cette ouverture du circuit. Pour que sa présence ne modifie pas l'intensité du courant à mesurer, sa résistance interne (En France, ce nom désigne un médecin, un pharmacien ou un chirurgien-dentiste, à la...) devrait être idéalement nulle.

Sens de branchement et polarité

Un ampèremètre mesure l'intensité circulant de la borne A (ou borne +) vers la borne COM (ou borne -) en tenant compte de son signe.

En général, l'aiguille des ampèremètres analogiques ne peut dévier que dans un sens. Cela impose de réfléchir au sens du courant et impose de câbler l'ampèremètre de manière à mesurer une intensité positive : on vérifie alors que la borne + de l'ampèremètre est reliée (éventuellement en traversant un ou plusieurs dipôles) au pôle + du générateur et que la borne - de l'ampèremètre est reliée (éventuellement en traversant un ou plusieurs dipôles) au pôle - du générateur.

Calibre

On appelle calibre la plus forte intensité que peut mesurer l'ampèremètre (aiguille en bout de course (Course : Ce mot a plusieurs sens, ayant tous un rapport avec le mouvement.) pour les appareils analogiques ou plus grand nombre (La notion de nombre en linguistique est traitée à l’article « Nombre...) de l'affichage numérique).

Tous les appareils modernes sont multicalibres : on change de calibre soit en tournant un commutateur, soit en déplaçant une fiche. Les appareils les plus récents sont autocalibrable (autorange en anglais) et ne nécessitent aucune manipulation.

Lorsqu'on utilise un ampèremètre analogique, il faut souvent éviter d'utiliser un calibre plus petit que l'intensité du courant. Cela impose de déterminer par le calcul un ordre de grandeur de cette intensité et de choisir le calibre en conséquence. Si on n'a aucune idée de l'ordre de grandeur de l'intensité que l'on va mesurer, il est souhaitable de s'abstenir de faire la mesure. Néanmoins certaines personnes préconisent d'utiliser le calibre maximun de l'appareil puis de diminuer. Cela n'a pas grand sens car le calibre maximum dépend fortement de l'appareil utilisé (de 10 A à plus de 1000 A). On peut dire néanmoins que l'on ne risque pas grand chose à calibrer l'ampèremètre sur l'intensité maximum supportée par le circuit, puis diminuer progressivement jusqu'à ce qu'une intensité soit détectable.

Lecture

La lecture d'un appareil numérique n'a pas besoin (Les besoins se situent au niveau de l'interaction entre l'individu et l'environnement. Il est...) d'être détaillée.

Pour l'ampèremètre analogique, l'aiguille se déplace sur une graduation commune à plusieurs calibres. L'indication (Une indication (du latin indicare : indiquer) est un conseil ou une recommandation, écrit...) lue ne représente qu'un nombre de divisions. Il faut donc déduire l'intensité à partir de ce nombre en tenant compte de la valeur du calibre en faisant un calcul, sachant que la graduation maximale correspond au calibre :

Intensité mésurée = \frac{G_{lue}}{G_{max}} \cdot Cal

avec

Glue : graduation lue
Gmax : graduation maximale
Cal : Calibre utilisé
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