電圧計

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電圧計(でんあつけい、英語: voltmeter)は、ある2点間の電位差を測る電気計器である。

自動車オートバイに搭載される電圧計も、この項目で説明する。

使用方法および接続の仕方[編集]

内部電気抵抗の大きな測定器であり、測定する回路の2点間に並列に接続する。

直流の場合、電流制限用の大きな抵抗と可動コイル形計器を接続し、流れる微小な電流ムービング・コイル電磁石)を動かして電圧を測る。測定範囲の拡大のためには、倍率器が利用される。

交流の場合は、測定範囲の拡大のために計器用変圧器が利用される。また、交流用計器や、整流器と直流用計器を組み合わせたもので測定される。

内部構造[編集]

可動コイル形
可動鉄片形

基本的な構造は電流計と同じであるが、回路上に電気抵抗があるため定電流が流れるとオームの法則により求められた電圧を検針可能な構造となっている。右に可動コイル型の図を示す。構成部品は永久磁石、コイル、指針となっている。さらにその下の図は可動鉄片形で構成部品は可動鉄片、固定鉄片、指針となる。

直流電圧計[編集]

直流電圧計

直流においての電圧を測定するのに使用される。構造は可動コイル型 (Moving-Coil Type) であり永久磁石およびコイルで構成される。また、振れ角は電流に比例するので目盛り平等目盛りとなる。

交流電圧計[編集]

交流電圧計

構造は可動鉄片形 (Moving-iron Type) であり、非常に簡単、堅牢、安価で商用電源周波数程度 (45 - 65Hz) の交流電圧を測定するのに広く使用されている。本来は実効値の2乗で針が振れるが固定鉄片の形を改良することにより、定格の10 - 20%以上はほぼ平等目盛りとすることができる(写真の目盛りの始まり付近のことである)。

電流力計型電圧計[編集]

構造的には電力計と同様だが内部配線が異なる。原理的には直流から商用周波数程度(DC - 1000Hzまで可能なものも)である。

静電電圧計[編集]

二つの金属板に加えられた電圧により力が生じることによって指示する。低電圧の場合金属板に生じるトルクが小さいので、もっぱら高電圧 (1 - 500kV) で使用される。

熱電形電圧計[編集]

熱電形電圧計は15 - 150Vまでが製品化されている。

電子電圧計(ミリボル、バルボル)[編集]

交流電圧の実効値を広い周波数帯域及び広い電圧の範囲を測ることができる装置である

分圧器及び計器用変圧器[編集]

分圧器(マンガニン抵抗)

分圧器は、直流電圧計の測定範囲拡大に使われる直流用測定範囲拡張器である。電圧計に直列に接続し電圧計にかかる電圧を低下させる抵抗器である。

電圧計の最大目盛りの時の電圧をVm・内部電気抵抗をr・電圧降下をVr、倍率器の抵抗をRS、とすると次のようになる。

  •  V_m = V_r + \frac{V_r}{r} =  V_r \left(1 + \frac{R_S}{r}\right)
  • \frac{V_m}{V_r} = \left(1 + \frac{R_S}{r}\right)

よって、最大目盛りの時の電圧が\left(1 + \frac{R_S}{r}\right)倍に拡大されたことになる。

また、端子の切り替えにより倍率器の倍率を変更できる多重目盛りの電圧計も製作されている。

計器用変圧器は高電圧を安全に測定するために用いられ、低電圧を取り出すのに用いられる。

自動車・オートバイにおける電圧計[編集]

自動車やオートバイの一部には、メーターパネル内などに電圧計を備えた車種が存在しており、ワイヤーハーネス中の電圧をデジタルまたはアナログメーターによって示したり、「正常」「不足」「要点検」などの抽象的な表示が行なう場合もある。

関連項目[編集]