Ampèremètre

Un ampèremètre est un appareil de mesure de l'intensité d'un courant électrique dans un circuit. L'unité de mesure de l'intensité est l'ampère, symbole : A.

Types d'ampèremètres

Ampèremètres analogiques

Ils sont de plus en plus remplacés par des ampèremètres numériques. Pourtant, en pratique, l'observation de leur aiguille peut apporter des informations sur les variations du courant mesuré que l'affichage numérique ne donne que difficilement.

Il en existe plusieurs types :

• L'ampèremètre analogique le plus commun est magnéto-électrique, il utilise un galvanomètre à cadre mobile. Il mesure la valeur moyenne du courant qui le traverse. Pour les mesures en courant alternatif, un pont redresseur à diode est utilisé pour redresser le courant mais ce procédé ne sert à mesurer avec précision que des courants sinusoïdaux.
• L'ampèremètre ferro-magnétique utilise deux palettes de fer doux à l'intérieur d'une bobine. L'une des palettes est fixe, l'autre est montée sur pivot. Lorsque le courant passe dans la bobine, les deux palettes s'aimantent et se repoussent, quel que soit le sens du courant. Cet ampèremètre n'est par conséquent 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 sert à mesurer la valeur efficace de courant alternatif de forme quelconque (mais de fréquence faible < 1 kHz).
• L'ampèremètre thermique se compose d'un fil résistant dans lequel le courant à mesurer circule. Ce fil s'échauffe par effet Joule, sa longueur variant selon sa température, provoque la rotation de l'aiguille, à laquelle il est fixé. L'ampèremètre thermique n'est pas polarisé. Il est parfois 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 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, selon la valeur de résistance connue R du shunt, en une valeur A correspondant au courant.

Ampèremètres spéciaux

• La pince ampèremétrique AC est une sorte de transformateur électrique dont le primaire est constitué par le conducteur dont on veut connaître le courant et le secondaire par un enroulement bobiné sur un circuit magnétique constitué par les deux mâchoires de la pince. Elle permet de mesurer des courants alternatifs élevés sans insérer quoi que ce soit dans le circuit. Elle ne peut pas mesurer les courants continus.

• La pince ampèremétrique à capteur à effet Hall sert à mesurer des courants quelconque (même continu) et d'intensité élevée sans s'insérer dans le circuit.

dont le principe est le suivant :

La pince se compose d'un circuit magnétique qui se referme sur une pastille semi-conductrice. Cette pastille va être soumise à l'induction générée par le fil (courant à mesurer). On mesure l'induction car celle-ci a l'avantage d'exister quel que soit le type de courant. La pastille semi-conductrice est soumise à un courant perpendiculaire à l'induction qui la traverse. Tout ceci pour provoquer grâce à la force de Lorentz un déplacement de charge dans la pastille qui va entrainer une différence de potentiel qui est proportionnelle au champ et par conséquent au courant.

• Les ampèremètres à fibre optique : ils sont utilisés dans le domaine de la THT (Très Haute Tension) et quand la bande passante des capteurs à effet Hall 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 de la lumière dans le verre tourne sous l'effet d'un champ magnétique 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 on souhaite mesurer l'intensité et placer l'ampèremètre entre les deux limites créées par cette ouverture du circuit. Pour que sa présence ne modifie pas l'intensité du courant à mesurer, sa résistance interne devrait être parfaitement nulle.

Sens de branchement et polarité

Un ampèremètre mesure l'intensité circulant de la limite A (ou limite +) vers la limite COM (ou limite -) 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 façon à mesurer une intensité positive : on vérifie tandis que la limite + de l'ampèremètre est reliée (peut-être en traversant un ou plusieurs dipôles) au pôle + du générateur et que la limite - de l'ampèremètre est reliée (peut-être en traversant un ou plusieurs dipôles) au pôle - du générateur.

Calibre

On nomme calibre la plus forte intensité que peut mesurer l'ampèremètre.

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 autocalibrables (autorange en anglais) et ne nécessitent aucune manipulation.

Quand on utilise un ampèremètre analogique, il faut fréquemment 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 qu'on va mesurer, il est souhaitable de s'abstenir de faire la mesure. Néanmoins certaines personnes préconisent d'utiliser le calibre maximum 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 qu'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 d'être détaillée.

Pour l'ampèremètre analogique, l'aiguille se déplace sur une graduation commune à plusieurs calibres. L'indication lue ne représente qu'un nombre de divisions. Il faut par conséquent 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 mesurée =

avec

G_lue : graduation lue

G_max : graduation maximale

Cal : Calibre utilisé

Article connexe

• Voltmètre

Liens externes

• Académie de Poitiers (avec des photos)
• Académie de Bordeaux

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