流計は、回路を流れる電流の強さを測定する機器のこと。
電流計にはいくつかの種類があり、それぞれ異なる原理で動作する。
電流計の種類と原理
可動コイル型電流計
可動コイル型電流計は、主に直流電流の測定に用いられる。
このタイプの電流計は、磁場の中に置かれたコイルが、電流が流れることによって
発生するトルク（回転力）を利用して動作する。
動作原理
永久磁石の間に配置されたコイルに電流を流すと
フレミングの左手の法則に従って力が働き、コイルが回転する。
※回転力は電流の大きさに比例する。
コイルの回転角を指針で表示することで、電流値を測定する。
特徴
高感度で精度が高く、直流の測定に適している。
可動鉄片型電流計
動作原理
コイルに電流を流すと電磁石になる。
この電磁石が鉄片を磁化し、反発力や吸引力が発生する。
この力を利用して鉄片を動かし、指針を振らせることで電流値を測定する。
特徴
交流と直流の両方の測定が可能で、構造がシンプルで丈夫なため
交流や大電流の測定によく使われる。
電流計の使い方
電流計は、回路に対して直列に接続する必要がある。
電流計は、回路を流れる全電流を測定するために
測定したい箇所に直接挿入する。
注意点
- 電流計の内部抵抗は非常に小さいため、並列に接続すると
回路が短絡した状態になり、機器が破損する可能性がある。 - 測定範囲を超える電流を流すと、電流計が壊れるため
事前に電流の大きさを把握し、適切な測定レンジを選択することが重要。
アナログ電流計の内部構造
可動コイル型電流計や可動鉄片型電流計は、内部にシャント抵抗（分流器）という
非常に抵抗値の低い抵抗器を組み込むことで、測定できる電流の範囲を広げている。
動作原理
測定したい電流のほとんどをシャント抵抗に流し
ごく一部の電流だけを可動コイルに流す。
これにより、コイルが焼き切れることなく、大電流の測定が可能になる。
またシャント抵抗を切り替えることで、測定レンジ（範囲）を複数設定できる。
デジタル電流計とクランプメーターについて
アナログ電流計に対し、近年主流となっているのがデジタル電流計となる。
また、特殊な用途で使われるクランプメーターも重要。
デジタル電流計
原理
回路に挿入したシャント抵抗の両端に発生する電圧降下を測定し
オームの法則（V=IR）に基づいて電流値を計算する。
その値をA/Dコンバータ（アナログ・デジタル変換器）でデジタル信号に変換し、数値で表示する。
特徴
測定値が数値で正確に表示されるため、読み取り誤差が少ないのが最大のメリット。
自動レンジ切替機能を持つ機種も多く、使いやすい。
クランプメーター
原理
電流が流れる導体の周囲に発生する磁界を検出し、その磁界の強さから電流値を測定する。
直流用と交流用があり、交流用は電流の磁気作用を利用し
直流・交流両用はホール素子という磁気センサーを使用する。
特徴
測定したい回路を切断することなく、導体をクランプで挟むだけで電流を測定できるため
非常に安全で便利。
特に大電流の測定に適している。
電流計使用時の応用と注意点
レンジの選択
電流値が不明な場合は、必ず最も大きな測定レンジから始め、徐々にレンジを下げていくのが基本。
これにより、電流計の針が振り切れたり、機器が破損したりするのを防ぐ。
内部抵抗
理想的な電流計の内部抵抗はゼロだが、実際の電流計にはわずかな内部抵抗がある。
この内部抵抗が小さいほど、回路に与える影響が少なく、より正確な測定が可能。
直流と交流の確認
測定前に、対象となる電流が直流(DC)か交流(AC)かを確認し
電流計のモードを正しく設定する。
極性がある直流の場合は、プラス（＋）端子とマイナス（－）端子の接続を間違えると
針が逆方向に振れるため注意が必要。
参考資料
新電気2021年10月号「なるほど納得電気機器！ 電流計と電圧計」より一部引用
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