Galvanomètre - Définition et Explications

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...) anti erreur de parallaxe (La parallaxe est l'incidence du changement de position de l'observateur sur l'observation d'un...), 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...) fut construit par Johann Schweigger de Nuremberg à l'Université (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la...) de Halle le 16 septembre 1820. André-Marie Ampère (André-Marie Ampère (20 janvier 1775, Lyon - 10 juin 1836, Marseille), était un physicien...) 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 –...) (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...) d'un aimant (Un aimant est un objet fabriqué dans un matériau magnétique dur, c’est-à-dire dont le...) 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,...).

  • 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...) dans celle-ci un champ électromagnétique (Un champ électromagnétique est la représentation dans l'espace de la force...), 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...).

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...). 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...) 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...) 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...) 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...), 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...)

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...) 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...) "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...) du calibre, l'incertitude absolue (En physique, l'incertitude absolue Δg est l'incertitude en valeur absolue sur la valeur g...) 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...), un diviseur de tension (Le pont diviseur de tension est un montage électronique simple permettant d'obtenir une tension...) et de courant variable (En mathématiques et en logique, une variable est représentée par un symbole. Elle...), 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...) 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...) mesuré, difficiles à traduire sur un afficheur numérique (Une information numérique (en anglais « digital ») est une information...).

Ce montage est basé sur une mécanique (Dans le langage courant, la mécanique est le domaine des machines, moteurs, véhicules, organes...) 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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