Voolutugevus ja ampermeeter

Elektrivool ja veevool on sarnased. Elektrivoolu iseloomustab voolutugevus, mis näitab, kui suur laeng mingi aja jooksul juhi ristlõikest läbi läheb. Ristlõige[mõiste: ristlõige – kujund, mis saadakse keha mõttelisel läbilõikamisel tasandiga, mis on risti keha teljega] on kujund, mis tekib, kui keha välispinnaga risti läbi lõigata. Näiteks silindri ristlõige on ring, aga riidekapi ristlõige on ristkülik. Oja ristlõige on kindlasti keerulise kujuga, aga ta on siiski olemas.

Voolutugevust hinnatakse nii: mida rohkem laenguid teatud aja jooksul juhi ristlõikest läbi läheb, seda tugevam on vool. Voolutugevuse tähis on I ja seda arvutatakse valemiga $$ I=\frac{q}{t},$$ kus q on juhi ristlõiget läbinud elektrilaengu suurus ja t aeg. Seega võib öelda, et voolutugevus näitab ajaühikus juhi ristlõiget läbinud laengu suurust.

Et paremini mõista, miks tuleb ajaühikus juhti läbinud laengu leidmiseks jagada laeng tema liikumiseks kulunud ajaga, toome näite. Oletame, et teie klassile antakse $\mathrm{100}$ eurot, mis tuleb kõigi õpilaste vahel võrdselt ära jagada. Mida te teete? Tõenäoliselt loete õpilased kokku ja jagate $\mathrm{100}$ eurot õpilaste koguarvuga. Siis saate rahasumma, mille saab üks õpilane. Kui jagame ajaühikus juhti läbinud laengu tema liikumiseks kulunud ajaga, saame laengu, mis läbib juhti ühe sekundi jooksul. Seda iseloomustab voolutugevuse ühik $\mathrm{1}$ amper[mõiste: amper – voolutugevuse mõõtühik] ($1 \mathrm{A}$). Laengu ühik on $\mathrm{1}$ kulon[mõiste: kulon – laengu mõõtühik] ($1 \mathrm{C}$) ja aja ühik on $\mathrm{1}$ sekund ($1 \mathrm{s}$). Voolutugevuse valemist on näha, et voolutugevus on $\mathrm{1}$ A, kui 1 sekundis läbib juhi ristlõiget laeng $\mathrm{1}$ C. See tähendab, et $$ \mathrm{1\; A}=\frac{\mathrm{1\; C}}{\mathrm{1\; s}}.$$

Voolutugevust mõõdetakse ampermeetriga[mõiste: ampermeeter – mõõteriist voolutugevuse mõõtmiseks]. Iga ampermeetriga saab voolutugevust mõõta mingis kindlas vahemikus ehk mõõtepiirkonnas[mõiste: mõõtepiirkond – näitab ära vähima ja suurima väärtuse, mida mõõteriistaga mõõta saab]. See näitab ära vähima ja suurima voolutugevuse väärtuse, mida selle riistaga mõõta saab. Näiteks võib ampermeetri mõõtepiirkond olla nii $\mathrm{1}-\mathrm{10}$ A kui ka $\mathrm{0}-\mathrm{100}\mathrm{mA}$. Viimast nimetatakse siis milliampermeetriks. Selleks et aru saada, milliste voolutugevuste mõõtmiseks on mõõteriist ette nähtud, on mõõteriista skaalale või korpusele kirjutatud mõõtühik, näiteks A, mA või µA.

Ampermeetrit kasutades tuleb järgida kindlaid reegleid:

• Ampermeetriga ei tohi mõõta suuremat voolutugevust, kui mõõtepiirkond võimaldab. Vastasel juhul võib ampermeeter läbi põleda.
• Voolutugevuse mõõtmiseks ühendatakse ampermeeter jadamisi selle vooluringi osaga (nt hõõglamp), milles tahame voolutugevust mõõta (vt joonist). Sellist ühendust nimetatakse jadaühenduseks[joonealune: vooluringi osade ühendus, mille korral paiknevad kõik osad ridamisi ehk üksteise järel].
• Analoogampermeetriga[joonealune: Ampermeeter, mille näidu saab teada mõõteskaala kohal liikuva osuti asendi järgi.] mõõtes peavad mõõteriista ja vooluallika klemmide märgid (+ ja –) olema vastavuses, st et mõõteriista plussklemm tuleb ühendada juhtmega, mis lähtub vooluallika plusspooluselt ja vastupidi.

Ampermeetrid nii nagu ka teised elektrimõõteriistad liigitatakse kahte klassi: osuti- ehk analoog- ja number- ehk digitaalmõõteriistad.

Osuti- ehk analoogmõõteriista[mõiste: analoogmõõteriist – mõõteriist, mille näidu saab teada mõõteskaala kohal liikuva osuti asendi järgi] näidu saab teada mõõteskaala kohal liikuva osuti asendi järgi. Ampermeetris põhjustab osuti kõrvalekalde nullasendist elektrivoolu magnetiline toime. Osuti pöördenurk on võrdeline mõõteriista läbiva voolu tugevusega. Sellest tuleb ka nimetus „analoogmõõteriist“, sest kreekakeelne sõna analogos tähendab „vastavalt/kooskõlas olevalt“.

Ampermeetri skaala on jagatud osadeks, mis on tähistatud kriipsukestega. Neid osasid nimetatakse jaotisteks.[mõiste: jaotis – mõõteskaala osa, kahe kriipsu vahe väärtus] Suuremate jaotiste juurde on kirjutatud ka numbrid. Väiksemate jaotiste väärtuse saab leida, kui jagada mõõtepiirkonna suurim väärtus skaalal olevate jaotiste arvuga. Näiteks kui ampermeetril mõõtepiirkonnaga $\mathrm{0}-\mathrm{2}A$ on $\mathrm{20}$ jaotist, on ühe jaotise väärtus $$ \frac{\mathrm{2\; A}}{\mathrm{20}}ehk\mathrm{0,1\; A}$$.

Number- ehk digitaalmõõteriista[mõiste: digitaalmõõteriist – mõõteriist, mille näit kuvatakse arvuna näidikule] näit kuvatakse arvuna näidikule. Digitaalmõõteriist teeb tavaliselt kaks mõõtmist sekundis ja ekraanile ilmub nende kahe näidu keskväärtus.[joonealune: mitmekordse mõõtmise keskmine väärtus, mis saadakse, kui kõik tulemused liidetakse ja jagatakse mõõtmiste arvuga]