Galvanomètre

Un galvanomètre fait partie des modèles d'ampèremètre de type analogique. L'appareil est pourvu d'une aiguille servant à visualiser la mesure. L'aiguille est chargée d'augmenter visuellement un mouvement, elle permet la lecture directe en se déplaçant devant une échelle graduée avec les valeurs à mesurer. Fréquemment l'échelle graduée est pourvue dans sa partie basse d'un miroir correcteur de parallaxe, 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 identiques pour mesurer et enregistrer des courants, le premier galvanomètre fut construit par Johann Schweigger de Nuremberg à l'Université de Halle le 16 septembre 1820. André-Marie Ampère contribua ensuite au développement du galvanomètre. Leopoldo Nobili peaufina l'instrument en le soustrayant à l'influence du champ magnétique terrestre (galvanomètre astatique). Arsène d'Arsonval inventa un modèle adapté à la mesure de très faibles courants en électrophysiologie (galvanomètre balistique). Qui plus est , un galvanomètre à l'eau est l'appareil le plus utilisé dans l'industrie hydroélectrique.

Cadre mobile

Un galvanomètre à cadre mobile, nommé aussi magnéto électrique, ou mouvement d'Arsonval, est constitué d'une bobine montée sur pivot, baignant dans le champ magnétique d'un aimant 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.

• La bobine de faible impédance est branchée en série dans le circuit où circule le courant à mesurer.
• Le courant, en traversant la bobine, induit dans celle-ci un champ électromagnétique, ce qui provoque un pivotement par répulsion des champs magnétiques. Plus le courant est intense plus la bobine bascule.

Ce dispositif est le plus précis, mais également le plus fragile. Il ne fonctionne qu'en courant continu. Les appareils magnéto électriques mesurent des valeurs moyennes.

Ferro-magnétique

Le galvanomètre ferro-magnétique utilise deux palettes de fer doux à l'intérieur d'une bobine.

• L'une des palettes est fixe, l'autre solidaire de l'aiguille 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.
• Comme pour le cadre mobile un ressort est chargé de rappeler la palette dans la position indiquant le zéro.

Ce montage est fréquemment utilisé pour les afficheurs de tableaux. Il est de précision moyenne, mais fonctionne autant en alternatif qu'en continu. Les appareils ferromagnétiques mesurent des valeurs efficaces.

Thermique

Un galvanomètre thermique se compose 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 particulièrement lentes.

Caractéristiques générales

Un galvanomètre se définit principalement par :

• sa sensibilité "s" : elle donne le 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 fréquemment en millimètres par microampère.
• sa résistance interne "ri"
• sa classe de précision : elle donne, en pourcentage du calibre, l'incertitude absolue sur la valeur mesurée.

Avantages et inconvénients

Ces montages permettent des mesures plus ou moins précises.

• Associé à un montage redresseur, un diviseur de tension et de courant variable, il sert à mesurer : autant des tensions que des courants continus et alternatifs.
• En ajoutant à un dispositif à cadre mobile une pile pour l'alimentation d'un circuit résistant on obtient un ohmmètre pour mesurer les résistances.
• Les petits déplacements instantanés de l'aiguille permettent de visualiser certaines variations du signal mesuré, complexes à traduire sur un afficheur numérique.

Ce montage est basé sur une mécanique de précision, par conséquent 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 des mesures valables que sur des courants alternatifs sinusoïdaux.
• Les dispositifs électroniques de mesure sont devenus beaucoup plus simples d'utilisation, plus ergonomiques et nettement plus précis.

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