検けん流りゅう計けい

可動かどうコイル形がたの検けん流りゅう計けい

D'Arsonval/Weston ammeter movement from about 1900

8 mmの自動じどう露出ろしゅつにも使用しようされている。 ムービーカメラに設置せっちされたガルバノメーター機構きこう (中央ちゅうおう)とCdS 光ひかり抵抗ていこう素子そし 向むかって左ひだり

検けん流りゅう計けい（けんりゅうけい、ガルバノメータとも）は電流でんりゅうを検出けんしゅつし、測定そくていするための機器ききである。コイルを貫流かんりゅうする電流でんりゅうに応おうじて、指針ししん（ポインター）が回転かいてんして偏向へんこうを作つくり出だして円弧えんこを通とおして測定そくてい量りょうを示しめす電気でんき機械きかい変換へんかん器き、トランスデューサー（指示しじ電気でんき計器けいき）のひとつである。

概要がいよう

最もっともよく知しられ、使用しようされている検けん流りゅう計けいは、メーター型かた（可動かどうコイル形がた指示しじ計器けいき）と呼よばれるアナログの測定そくてい器き（アナログ指示しじ器き）。それは電気でんき回路かいろを通とおって直流ちょくりゅう（電荷でんかの流ながれ）を測定そくていするために使用しようされる。そのような装置そうちは永久えいきゅう磁石じしゃくによる磁場じばにワイヤーによる小ちいさな回転かいてんするコイル（可動かどうコイル）と組くみ立たてられる。コイルは目盛めもり（スケール）の振ふられたスケールを横断おうだんする薄うすい指針ししんに付つけられる。小ちいさなばね（つる巻まきバネ）はゼロの位置いちにコイルと指針ししんを引ひっ張ぱる（制御せいぎょ力りょく）。いくつかのメーターはばねと同おなじ効果こうかを得えるために、磁場じばは鉄てつ片へんに影響えいきょうさせる。（可動かどう鉄片てっぺん形がたアナログ指示しじ計器けいき）

直流ちょくりゅう(DC)がコイルを通とおして流ながれるとき、コイルは磁場じばを発生はっせいさせる。この磁場じばは、永久えいきゅう磁石じしゃくとともに作用さようする。磁場じばはばねを押おして、コイルが旋回せんかいし、指針ししんが動うごく（駆動くどう力りょく）。指針ししんは電流でんりゅうを示しめすスケールを指さし示しめす。有用ゆうようなメーターは、指針ししんが滑なめらかに、余分よぶんな振動しんどうをせず（不足ふそく制動せいどう）に電流でんりゅうを追従ついしょうする（臨界りんかい制動せいどう）ために、可動かどうコイルおよび指針ししんの機械きかい共鳴きょうめいを弱よわめる為ための準備じゅんびを含ふくんでいる（制動せいどう力りょく）。（逆ぎゃくに振動しんどうを制動せいどうする力ちからが大おおきすぎる状態じょうたいを過か制動せいどうという。可動かどうコイル形がた電流でんりゅう計けいのステップ応答おうとう。）制動せいどう力りょくを負荷ふかする一いち例れいとして電磁でんじ制動せいどうがある。

定てい格かく値ちよりも大おおきな電流でんりゅうを測定そくていしたい場合ばあいのために、その大おおきさの電流でんりゅうが読よめるようなメーターの目盛めもりが複数ふくすうある。（測定そくてい可能かのう範囲はんいの変更へんこう）このように、より大おおきい電流でんりゅうを測定そくていするために分流ぶんりゅう器き（エアトン分流ぶんりゅう器きや多たレンジ方式ほうしきの分流ぶんりゅう器きなどがある）と呼よばれる回路かいろを使用しようする。メーターは直流ちょくりゅうの電圧でんあつ計けいとしてコイルの抵抗ていこうにフル・スケールの流ながれを発生はっせいさせるために必要ひつような電圧でんあつを計算けいさん（オームの法則ほうそく）によってあらかじめ知しっていれば、電圧でんあつ計けいの目盛めもりを付つけることができる。定てい格かく値ち以上いじょうの電圧でんあつを読よむためには、回路かいろに倍率ばいりつ器きと呼よばれる抵抗ていこうを挿入そうにゅうすることで可能かのうとなる。抵抗ていこうを多たレンジで構成こうせいすることにより、数種類すうしゅるいのレンジが作つくれる。そして、測定そくていに適てきしたレンジを使用しよう者しゃが選択せんたくする。

メーターの指針ししんは、メーターの目盛めもりにある小ちいさい間隔かんかくの間あいだを指さす場合ばあいもあり、このような場合ばあい、測定そくてい者しゃは視差しさによる誤差ごさが生しょうじることがある。これを解消かいしょうするため、いくつかのメーターには目盛めもりに沿そって鏡かがみが設置せっちされている。指針ししんの頭部とうぶと鏡かがみに映うつる指針ししんの反射はんしゃが一直線いっちょくせん上じょうに並ならぶような場所ばしょで、目盛めもりを読よむ事ことで、視差しさによる誤差ごさの影響えいきょうを最小限さいしょうげんにすることができる。

種類しゅるい

非常ひじょうに敏感びんかんな測定そくていをする設備せつびとして、指針ししんの代かわりに鏡かがみを用もちいた鏡かがみ検けん流りゅう計けいを以前いぜん使用しようしていた。鏡かがみから反映はんえいされた光ひかりのビームは、長ながく質量しつりょうがないポインターの役割やくわりをした。そのような道具どうぐは、例たとえば、大西おおにし洋ひろし横断おうだんの早はやい電信でんしん通信つうしんシステムのための受信じゅしん機き（レシーバー）として使用しようされた。

検けん流りゅう計けいのメカニズムはアナログ・チャート式しき記録きろく計けいのペンの位置いちを決きめるために使用しようされ、心電図しんでんずを作つくるために使用しようされた。（ストリップチャートレコーダー）

仕様しよう

検けん流りゅう計けいはデジタルの計器けいきのためにAD変換へんかん器き(ADC)が取とりつけられた。 例たとえば、パネル用ようデジタル計器けいき(DPMs)と呼よばれ、伝統でんとう的てきなアナログのメーター機能きのうを取とり替かえて利用りよう可能かのうにする、デジタル測定そくていのシステムがある。

正接せいせつ検けん流りゅう計けい

Tangent galvanometer: TG。検けん流りゅう計けいの一種いっしゅ。これは磁気じきの正接せいせつの法則ほうそくに基もとづいて作用さようしている。

構造こうぞう

正接せいせつ検けん流りゅう計けいは円形えんけいの非ひ磁気じきのフレームの上うえに巻まき上あげされた被覆ひふく銅どう線せんの円形えんけいコイルから成なる。フレームは基礎きそに基もとづいた水平すいへいになるねじと共ともに提供ていきょうされる水平すいへいの基礎きそに垂直すいちょくに取とり付つけられる。コイルは、その中心ちゅうしんを通とおり抜ぬける縦たて軸じく上じょうで回転かいてんすることができる。方位ほうい磁針じしんの箱はこは円形えんけいのスケールの中心ちゅうしんに水平すいへいに取付とりつけられる。方位ほうい磁針じしんの箱はこは円形えんけいをしている。それは、コイルの中心ちゅうしんに旋回せんかい軸じく上じょうに置おかれた小ちいさく強力きょうりょくな磁針じしんから成なる。磁針じしんは、水平面すいへいめんの中なかで自由じゆうに回転かいてんすることができる。円形えんけいのスケールは4つの四よん分ふん円えんに分割ぶんかつされる。各かく四よん分ふん円えんは0°から90°まで目盛めもりを付つけられる。長ながく薄うすいアルミニウムポインターはその中心ちゅうしんにおいて、それに対たいして直角ちょっかくに指針ししんが取とり付つけられる。視差しさによる誤差ごさを避さけるために、平面へいめん鏡きょうは磁針じしんの下したに取とり付つけられる。

理論りろん

電流でんりゅうが正接せいせつ検けん流りゅう計けいを通とおり抜ぬけるとき、磁界じかいは$B={\mu _{0}nI \over 2r}$によって与あたえられた角かくで作成さくせいされる。（I[A]:電流でんりゅう、n[巻まき]:コイルの巻まき数すう、r[m]:コイルの半径はんけい）正接せいせつ検けん流りゅう計けいが、コイルの平面へいめんが磁気じき子午線しごせんに沿そっているような場所ばしょに置おかれれば、すなわちBは$B_{H}$に垂直すいちょくになり（$B_{H}$は地球ちきゅう磁界じかいの水平すいへい分力ぶんりょく）、針はりは結果けっかに沿そって静止せいしする。

正接せいせつの法則ほうそくより、 $B=B_{H}Tan\theta$、すなわち

${\mu _{0}nI \over 2r}=B_{H}tan\theta$

または

$I=({2rB_{H} \over {\mu _{0}n}})Tan\theta$

または

$I=KTan\theta$

（Kは「Reduction Factor of the TG」と呼よばれる）

地磁気ちじき分野ぶんや測定そくてい

地球ちきゅう磁場じばの水平すいへい分力ぶんりょくの大おおきさを測定そくていするのに正接せいせつ検けん流りゅう計けいを使用しようすることができる。

歴史れきし

ガルバノメータ(galvanometer)の名なはルイージ・ガルヴァーニ(Luigi Galvani)にちなむ。ガルヴァーニが発明はつめいしたカエル肢しを用もちいた検けん流りゅう器きは電気でんき学がく研究けんきゅうの初期しょきに広ひろく用もちいられていた。ウィリアム・トムソン（ケルヴィン卿きょう）は検けん流りゅう計けいが発明はつめいされた初期しょきの応用おうようについて多おおくの業績ぎょうせきがあり、多数たすうの記録きろくを残のこしている。最初さいしょの検けん流りゅう計けいは1820年ねん9月がつ16日にちにハレ大学だいがくのヨハン・シュヴァイガーが発明はつめいした。アンドレ＝マリ・アンペールも検けん流りゅう計けいの発明はつめいに貢献こうけんしている。

用途ようと

最もっとも多おおい用途ようとは計測けいそく分野ぶんやである。直流ちょくりゅう電流でんりゅうの測定そくていに用もちいられる。ムービングコイル型がたとムービングマグネット型がたがある。ムービングマグネット型がたの方ほうが慣性かんせい質量しつりょうが小ちいさいため、メーターの針はりが敏感びんかんに反応はんのうする。コアレスモータに構造こうぞうが似にている。

ホイートストンブリッジと組くみ合あわせて微弱びじゃく電流でんりゅうの測定そくていにも使用しようされる。

関連かんれん項目こうもく

• 測定そくてい
• 電圧でんあつ計けい - 電流でんりゅう計けい
• 鏡かがみ検けん流りゅう計けい
• トランスデューサー

外部がいぶリンク

• けん流りゅう計けい　理科りかねっとわーく（一般いっぱん公開こうかい版ばん） - ウェイバックマシン（2017年ねん10月がつ5日にちアーカイブ分ぶん） - 文部もんぶ科学かがく省しょう 国立こくりつ教育きょういく政策せいさく研究所けんきゅうじょ
• 電流でんりゅう計けいの原理げんり（可動かどうコイル型がたと可動かどう鉄片てっぺん型がた） - 日本にっぽん大だい百科全書ひゃっかぜんしょ（ニッポニカ）