Galvanomètre
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Un galvanomètre est l'un des modèles d'ampèremètre de type analogique. L'appareil est muni d'une aiguille permettant de visualiser la mesure. L'aiguille est chargée d'amplifier visuellement un mouvement, elle permet la lecture directe en se déplacant devant une échelle graduée avec les valeurs à mesurer. Souvent l'échelle graduée est munie dans sa partie basse d'un miroir (Un miroir est un objet possédant une surface suffisamment polie pour qu'une image s'y forme par réflexion et conçu à cet effet. C'est souvent une couche...) anti erreur de parallaxe (La parallaxe est l'incidence du changement de position de l'observateur sur l'observation d'un objet.), permettant d'éviter les erreurs de lecture.

Histoire

L'appareil doit son nom à Luigi Galvani. Même si William Thomson (Lord Kelvin) avait déjà eu l'idée d'utiliser des appareils similaires pour mesurer et enregistrer des courants, le premier galvanomètre (Un galvanomètre est l'un des modèles d'ampèremètre de type analogique. L'appareil est muni d'une aiguille permettant de visualiser la mesure. L'aiguille est chargée...) fut construit par Johann Schweigger de Nuremberg à l'Université (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la production du savoir (recherche), sa conservation et sa transmission (études supérieures). Aux États-Unis, au moment...) de Halle le 16 septembre 1820. André-Marie Ampère (André-Marie Ampère (20 janvier 1775, Lyon - 10 juin 1836, Marseille), était un physicien français.) contribua ensuite au développement du galvanomètre. Leopoldo Nobili perfectionna l'instrument en le soustrayant à l'influence du champ magnétique terrestre (La Terre possède un champ magnétique produit par les déplacements de son noyau externe – composé essentiellement de fer et de nickel en fusion...) (galvanomètre astatique). Arsène d'Arsonval inventa un modèle adapté à la mesure de très faibles courants en électrophysiologie (galvanomètre balistique).

Cadre mobile

Un galvanomètre à cadre mobile, appelé aussi magnéto électrique, ou mouvement d'Arsonval, est constitué d'une bobine montée sur pivot, baignant dans le champ magnétique (En physique, le champ magnétique (ou induction magnétique, ou densité de flux magnétique) est une grandeur caractérisée par la donnée d'une intensité et d'une direction, définie...) d'un aimant (Un aimant est un objet fabriqué dans un matériau magnétique dur, c’est-à-dire dont le champ rémanent et l'excitation coercitive sont grands (voir ci-dessous). Cela lui donne des propriétés...) fixe, sur cette bobine est fixée l'aiguille de visualisation et un ressort chargé de rappeler l'équipage mobile dans la position indiquant le zéro (Le chiffre zéro (de l’italien zero, dérivé de l’arabe sifr, d’abord transcrit zefiro en italien) est un symbole marquant une...).

  • La bobine de faible impédance (Le terme Impédance est utilisé dans plusieurs domaines:) est branchée en série dans le circuit où circule le courant à mesurer.
  • Le courant, en traversant la bobine, induit (L'induit est un organe généralement électromagnétique utilisé en électrotechnique chargé de recevoir l'induction de l'inducteur et de la transformer en électricité (générateur)...) dans celle-ci un champ électromagnétique (Le champ électromagnétique est le concept central de l'électromagnétisme. On le conçoit souvent comme composition des deux champs vectoriels que l'on peut...), ce qui provoque un pivotement par répulsion des champs magnétiques. Plus le courant est intense plus la bobine bascule (Une bascule ou un basculeur est un circuit intégré logique doté d'une sortie et d'une ou plusieurs entrées. La sortie peut être au niveau logique 0 ou 1. Les changements d'état de la sortie sont déterminés par...).

Ce système est le plus précis, mais aussi le plus fragile. Il ne fonctionne qu'en courant continu (Le courant continu est un courant électrique indépendant du temps ou, par extension, un courant périodique dont la composante continue est d'importance primordiale). Les appareils magnéto électriques mesurent des valeurs moyennes.

Ferro-magnétique

Le galvanomètre ferro-magnétique utilise deux palettes de fer (Le fer est un élément chimique, de symbole Fe et de numéro atomique 26. C'est le métal de transition et le matériau ferromagnétique le...) doux à l'intérieur d'une bobine.

  • L'une des palettes est fixe, l'autre solidaire de l'aiguille 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 l'extension radicale de l'espérance de vie humaine. Par une...) du courant.
  • Comme pour le cadre mobile un ressort est chargé de rappeler la palette (La Palette est un café-restaurant situé dans le 6e arrondissement de Paris, au croisement de la rue de Seine et de la rue Jacques-Callot. Ses propriétaires sont Jean-François et Charly et leurs...) dans la position indiquant le zéro.

Ce montage est souvent utilisé pour les afficheurs de tableaux. Il est de précision moyenne (La moyenne est une mesure statistique caractérisant les éléments d'un ensemble de quantités : elle exprime la grandeur qu'auraient chacun des membres de l'ensemble s'ils étaient tous identiques sans...), mais fonctionne aussi bien en alternatif qu'en continu. Les appareils ferromagnétiques mesurent des valeurs efficaces.

Thermique (La thermique est la science qui traite de la production d'énergie, de l'utilisation de l'énergie pour la production de chaleur ou de froid, et des...)

Un galvanomètre thermique est composé d'un fil dans lequel le courant circule. Ce fil s'échauffe et s'allonge, ce qui provoque le mouvement d'une aiguille.

Ce montage est le plus robuste des trois, mais c'est aussi le moins précis et il souffre aussi de réactions très lentes.

Caractéristiques générales

Un galvanomètre se caractérise essentiellement par :

  • sa sensibilité "s" : elle donne le nombre (La notion de nombre en linguistique est traitée à l’article « Nombre grammatical ».) de divisions de l'échelle de lecture correspondant à une variation de courant d'une unité (généralement le microampère). Pour les appareils à spot lumineux, la sensibilité s'exprime souvent en millimètres par microampère.
  • sa résistance interne (En France, ce nom désigne un médecin, un pharmacien ou un chirurgien-dentiste, à la fois en activité et en formation à l'hôpital ou en cabinet pendant une durée variable selon le...) "ri"
  • sa classe de précision : elle donne, en pourcentage (Un pourcentage est une façon d'exprimer une proportion ou une fraction dans un ensemble. Une expression comme « 45 % » (lue « 45 pour...) du calibre, l'incertitude absolue (En physique, l'incertitude absolue Δg est l'incertitude en valeur absolue sur la valeur g d'une grandeur physique. Elle a la même dimension que la grandeur physique. La notation usuelle est) sur la valeur mesurée.

Avantages et inconvénients

Ces montages permettent des mesures plus ou moins précises.

  • Associé à un montage redresseur (Un redresseur, également appelé convertisseur alternatif - continu (rectifier en anglais), est un convertisseur destiné à alimenter une charge de type continu, qu'elle...), un diviseur de tension (Le pont diviseur de tension est un montage électronique simple permettant d'obtenir une tension proportionnelle à une autre tension.) et de courant variable (En mathématiques et en logique, une variable est représentée par un symbole. Elle est utilisée pour marquer un rôle dans une formule, un prédicat ou un algorithme. ...), il permet de mesurer : aussi bien des tensions que des courants continus et alternatifs.
  • En ajoutant à un système à cadre mobile une pile pour l'alimentation d'un circuit résistant on obtient un ohmmètre (Un ohmmètre est un instrument de mesure qui permet de mesurer la résistance électrique d'un composant ou d'un circuit électrique. L'unité de mesure est l'ohm, noté Ω.) pour mesurer les résistances.
  • Les petits déplacements instantanés de l'aiguille permettent de visualiser certaines variations du signal ( Termes généraux Un signal est un message simplifié et généralement codé. Il existe sous forme d'objets ayant des formes particulières. Les signaux lumineux sont employés depuis...) mesuré, difficiles à traduire sur un afficheur numérique (Une information numérique (en anglais « digital ») est une information ayant été quantifiée et échantillonnée, par opposition à une information dite « analogique »...).

Ce montage est basé sur une mécanique (Dans le langage courant, la mécanique est le domaine des machines, moteurs, véhicules, organes (engrenages, poulies, courroies, vilebrequins, arbres de...) de précision, donc assez fragile, sensible aux vibrations.

  • La précision de cet appareil est devenue insuffisante pour bien des applications de pointe de l'électronique.
  • Le galvanomètre ferromagnétique ne peut effectuer de mesures valables que sur des courants alternatifs sinusoïdaux.
  • Les systèmes électroniques de mesure sont devenus largement plus simples d'utilisation, plus ergonomiques et nettement plus précis.
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