Comment fonctionne le voltmètre ?
Comment fonctionne un voltmètre :
Un voltmètre est un appareil utilisé pour mesurer la différence de potentiel (tension) entre deux points d’un circuit électrique. Il fonctionne en convertissant la tension en une quantité mesurable, généralement un courant, qui est ensuite affichée sur une échelle.
Voici un aperçu du fonctionnement d'un voltmètre :
1. Principe de base :
Le voltmètre est connecté en parallèle avec le composant dont la tension doit être mesurée. Cela signifie que le voltmètre et le composant partagent les deux mêmes points du circuit. Cela garantit que le courant circulant dans le voltmètre est négligeable par rapport au courant circulant dans le composant mesuré.
2. Mécanisme interne :
* Voltmètre analogique :
* Mécanisme à bobine mobile : La plupart des voltmètres analogiques utilisent un mécanisme à bobine mobile. Une bobine de fil est suspendue dans un champ magnétique. Lorsque le courant traverse la bobine, il produit un champ magnétique qui interagit avec le champ de l’aimant permanent, provoquant la rotation de la bobine. L'angle de rotation est proportionnel au courant circulant dans la bobine, qui à son tour est proportionnel à la tension mesurée. Un pointeur attaché à la bobine se déplace sur une échelle calibrée pour indiquer la tension.
* Mécanisme électrostatique : Certains voltmètres utilisent un mécanisme électrostatique. Une aube mobile est attirée vers une aube fixe en raison de la force électrostatique qui existe entre elles. Cette force est proportionnelle à la tension mesurée. Le mouvement de la girouette est amplifié et affiché sur une échelle.
* Voltmètre numérique (DVM) :
* Convertisseur analogique-numérique (ADC) : Les voltmètres numériques utilisent un CAN pour convertir le signal de tension analogique en valeur numérique. Ce processus consiste à échantillonner la tension à une fréquence spécifique, à quantifier les échantillons en niveaux discrets, puis à convertir ces niveaux en un code numérique. Le code numérique est ensuite affiché sur un affichage numérique.
* Microprocesseur : Le DVM utilise généralement un microprocesseur pour contrôler l'ADC et traiter les données numériques. Le microprocesseur gère également des fonctions telles que l'affichage, la sélection de plage et la détection d'erreurs.
3. Tension de mesure :
* Chute de tension : Le voltmètre mesure essentiellement la chute de tension à travers le composant. Cette chute de tension est la différence d'énergie potentielle entre les deux points où le voltmètre est connecté.
* Courant via le voltmètre : Le voltmètre étant connecté en parallèle, il présente une résistance très élevée. Cela garantit que le courant circulant dans le voltmètre est minimal et n'affecte pas de manière significative le courant circulant dans le circuit.
4. Importance d'une haute résistance :
La résistance élevée du voltmètre est cruciale car elle garantit que le voltmètre n'affecte pas de manière significative le circuit mesuré. Si le voltmètre avait une faible résistance, il consommerait un courant important, affectant la chute de tension aux bornes du composant et produisant une mesure inexacte.
5. Portée et sensibilité :
Les voltmètres existent dans différentes gammes pour mesurer différents niveaux de tension, des millivolts aux kilovolts. La sensibilité d'un voltmètre fait référence à sa capacité à détecter de petits changements de tension.
En résumé : Un voltmètre mesure la différence de potentiel entre deux points d'un circuit en convertissant la tension en une quantité mesurable (courant ou force électrostatique) et en l'affichant sur une échelle. Sa haute résistance garantit qu'elle n'affecte pas de manière significative le circuit mesuré.