Ampe kế là gì?

Ampe kế (viết tắt từ “ampere meter”) là một thiết bị dùng để đo dòng điện trong mạch điện. Đơn vị đo dòng điện là ampe (A), Để đo trực tiếp dòng điện, ampe kế cần được mắc nối tiếp với mạch điện nơi cần đo. Điều này có nghĩa là dòng điện cần đo sẽ chạy qua ampe kế, giúp thiết bị ghi nhận giá trị. Ampe kế thường có điện trở rất thấp, nhằm đảm bảo rằng nó không gây ra sụt áp đáng kể trong mạch điện.

Các loại Ampe kế

• Loại cuộn dây động: Ampe kế cuộn dây động, còn gọi là galvanometer kiểu D’Arsonval, hoạt động theo nguyên lý từ trường làm lệch. Khi dòng điện chạy qua một cuộn dây đặt trong từ trường của nam châm vĩnh cửu, cuộn dây sẽ quay, làm kim chỉ thị di chuyển.
• Loại nam châm động: Tương tự như loại cuộn dây động, nhưng ở đây cuộn dây được cố định bên trong vỏ đồng hồ, còn nam châm vĩnh cửu là phần chuyển động kéo kim đồng hồ.
• Loại điện động: Ampe kế điện động sử dụng nam châm điện thay vì nam châm vĩnh cửu như ở loại D’Arsonval. Thiết bị này có thể đo cả dòng điện xoay chiều (AC) và một chiều (DC), và đặc biệt có khả năng hiển thị giá trị RMS thực tế của dòng AC.
• Loại sắt động: Ampe kế sắt động có một miếng sắt chuyển động khi chịu tác động của lực từ phát ra từ cuộn dây cố định. Đây là loại ampe kế khá phổ biến cho cả AC và DC.
• Loại dây nóng: Trong loại này, dòng điện chạy qua một sợi dây sẽ làm dây nóng lên và giãn nở. Mặc dù phản hồi chậm và độ chính xác thấp, loại này từng được dùng để đo dòng tần số cao như dòng radio (RF).
• Loại điện tử số: Ampe kế số hoạt động dựa trên nguyên lý của vôn kế điện tử số. Các loại đồng hồ đo điện tử khác (như vôn kế, ôm kế) cũng được xây dựng dựa trên cơ sở này.
• Loại tích phân: Ampe kế tích phân là thiết bị đo tổng lượng dòng điện chạy qua theo thời gian, thường được sử dụng để đo lượng tiêu thụ điện năng (tích hợp dòng điện theo thời gian).

Picoammeter

Picoammeter (hoặc ampe kế pico) là thiết bị chuyên dụng dùng để đo dòng điện cực nhỏ, thường dao động trong khoảng từ picoampe (pA) (1 pA = 10⁻¹² ampe) đến miliampe (mA). 

Hầu hết các picoammeter hiện đại đều ứng dụng phương pháp “mạch ngắn ảo” (virtual short). Thiết bị thường được trang bị nhiều dải đo tương ứng với từng cấp độ dòng điện. Người dùng có thể chuyển đổi giữa các dải đo để đo chính xác dòng điện trong từng trường hợp cụ thể.

Ứng dụng

Ampe kế loại Weston (dạng cuộn dây di động):

Đây là loại đồng hồ đo truyền thống, chỉ đo được dòng điện rất nhỏ (dưới miliampe) vì cấu tạo lò xo và cuộn dây chỉ chịu được dòng nhỏ.

Ampe kế đa thang đo (multi-range): Để đo nhiều mức dòng khác nhau, có thể sử dụng công tắc chọn dải đo, kết nối với các điện trở shunt khác nhau (điện trở mắc song song để chia dòng).

Ampe kế zero-center: Loại này có kim đo nằm giữa thang đo và có thể đo dòng theo cả hai chiều (+ và -). Thường thấy trong các ứng dụng công nghiệp và khoa học yêu cầu đo dòng hai chiều.

Máy biến dòng: Trong mạch xoay chiều, nếu dòng lớn, người ta không đo trực tiếp mà dùng máy biến dòng để biến đổi dòng lớn thành dòng nhỏ phù hợp với ampe kế.

Picoammeter: Trong các hệ thống đặc biệt như máy gia tốc hạt hoặc nguồn sáng synchrotron, nơi mà dòng điện rất nhỏ (cỡ picoampe), người ta dùng picoammeter – ampe kế siêu nhạy để đo dòng sinh ra từ cảm biến như photodiode hay hệ thống theo dõi chùm tia (BPM).