Cet article explique ce que sont les galvanomètres. Concrètement, vous découvrirez à quoi sert un galvanomètre, qui a inventé cet appareil, quelles sont les pièces d'un galvanomètre, les différents types de galvanomètres qui existent, et comment fonctionne cet instrument de mesure.
Qu'est-ce qu'un galvanomètre ?
Un galvanomètre est un instrument de mesure utilisé pour mesurer le courant électrique. Autrement dit, un galvanomètre est un appareil utilisé dans les circuits électriques pour déterminer l'intensité et la direction du courant électrique dans le circuit.
Le fonctionnement d'un galvanomètre repose sur la force magnétique exercée par un aimant permanent. Car selon la valeur du courant électrique, la force magnétique est plus ou moins grande et, par conséquent, fait tourner plus ou moins l'aiguille du galvanomètre. Ci-dessous, nous approfondirons le fonctionnement de cet appareil.
Le concept physique derrière le galvanomètre a été décrit pour la première fois par Hans Oersted en 1820, mais la conception du premier galvanomètre a été réalisée par Johann Schweigger en 1820, Schweigger peut donc être considéré comme l'inventeur du galvanomètre. Finalement, à partir de 1836, cet instrument commença à être appelé galvanomètre en hommage au physicien Luigi Galvani. Logiquement, ce type d'appareil a été développé et amélioré au cours de l'histoire, mais c'est là l'origine du galvanomètre.
Parties d'un galvanomètre
Les parties d'un galvanomètre sont les suivantes :
- Aiguille : c'est la partie du galvanomètre qui indique la valeur correspondant à l'intensité du courant électrique mesuré.
- Échelle : partie du galvanomètre préalablement calibrée qui indique la valeur du courant électrique.
- Bobine : câbles conducteurs dans lesquels circule le courant électrique à mesurer.
- Ressort : transfère à l'aiguille le mouvement provoqué magnétiquement par les aimants permanents à la bobine. Il fait donc office de connecteur entre la canette et l’aiguille.
- Aimants permanents – partie du galvanomètre qui crée un champ magnétique directement proportionnel à l'intensité du courant électrique. Ce champ magnétique provoque le mouvement de la bobine.
Comment fonctionne un galvanomètre
Maintenant que nous connaissons la définition d'un galvanomètre et quelles sont ses pièces, nous allons voir comment fonctionne ce type d'appareil.
Le fonctionnement d'un galvanomètre est basé sur le mouvement d'une aiguille qui tourne, sous l'effet d'un champ magnétique, directement proportionnel à l'intensité du courant électrique dans le circuit.
C'est-à-dire que la bobine du galvanomètre est soumise au champ magnétique des aimants permanents. Par conséquent, lorsque l’électricité circule à l’intérieur de la bobine, celle-ci se met à tourner. Et, en plus, il tournera plus ou moins en fonction du courant électrique qui circule à l’intérieur.
Ensuite, la rotation de la bobine entraînera également la rotation du ressort. Et comme le ressort est relié à l’aiguille, l’aiguille bougera également. En conclusion, l'aiguille du galvanomètre se déplacera directement proportionnellement à l'intensité du courant électrique dans le circuit.
Enfin, l'échelle préalablement calibrée du galvanomètre marquera la valeur qui correspond à l'intensité du courant électrique.
Types de galvanomètres
Les galvanomètres peuvent être classés en deux types principaux :
- Galvanomètre à cadre mobile : Dans ce type de galvanomètre l'aiguille est reliée à une bobine par un ressort. De même, la bobine est associée au champ magnétique généré par un aimant fixe. Lorsque le courant électrique circule dans la bobine, une force magnétique provoque le mouvement de la bobine, ce qui fait tourner l'aiguille en proportion directe avec l'intensité du courant électrique. Il s'agit du galvanomètre expliqué dans la section précédente.
- Galvanomètre à aimant mobile : dans ce type de galvanomètre l'élément mobile n'est pas la bobine, mais l'aimant. Lorsque le courant électrique traverse la bobine, une force magnétique apparaît qui provoque le mouvement de l'aimant. Ainsi, l'aiguille est associée à l'aimant, donc l'aiguille se déplace également en fonction du courant électrique dans le circuit.
Il convient de noter qu’il existe une classe spéciale de galvanomètres expressément conçus pour être faciles à transporter. Le galvanomètre portable pourrait donc également être considéré comme une autre variante du galvanomètre. Mais, en réalité, son fonctionnement repose sur l’une des deux méthodes expliquées ci-dessus.
Différence entre un galvanomètre et un ampèremètre
La différence entre un galvanomètre et un ampèremètre est qu'un galvanomètre est utilisé pour déterminer la direction et la valeur du courant électrique, tandis que l'ampèremètre ne peut mesurer que l'amplitude du courant électrique.
D’un autre côté, les ampèremètres ont généralement une plus grande précision que les galvanomètres. En fait, en général, pour mesurer l'intensité du courant électrique, on utilise un ampèremètre, car normalement la direction du courant est connue.
De plus, un galvanomètre ne peut mesurer le courant électrique que dans un circuit à courant continu. Alors que les ampèremètres sont utiles pour les circuits à courant continu et alternatif.
Différence entre un galvanomètre et un voltmètre
La différence entre un galvanomètre et un voltmètre réside dans la grandeur électrique qu'ils mesurent. Un galvanomètre mesure la direction et l'intensité du courant électrique, tandis qu'un voltmètre mesure la différence de tension entre deux points différents d'un circuit électrique.
Par conséquent, le galvanomètre et le voltmètre sont des instruments de mesure différents utilisés pour différentes mesures.