アナログ計器とは何か その分類と動作原理

アナログ計器の定義

アナログ計器とは、出力が時間の連続関数であり、入力との一定の関係を維持する装置です。電圧、電流、電力、エネルギーなどの物理量は、アナログ計器を使用して測定されます。ほとんどのアナログ計器は、測定された量の大きさを指針やダイヤルで表示します。

アナログ計器の分類

アナログ計器の分類は、測定する物理量の種類に基づいています。例えば、電流を測定する装置はアンペアメータと呼ばれ、電圧を測定する装置はボルトメータと呼ばれます。ワットメータと周波数計はそれぞれ電力と周波数を測定するために使用されます。

アナログ計器の分類

アナログ計器は、測定する電流の種類に基づいて3つの主要なカテゴリーに分類できます：

• 直流（DC）アナログ計器

• 交流（AC）アナログ計器

• 直流と交流両方に対応した計器

また、測定値の表示方法によっても分類できます：

1. 表示計器

これらの計器は、ダイヤルと指針を使用して測定値の大きさを表示します。アンペアメータやボルトメータなどが含まれます。さらにこれらは以下の通りに分けられます：

• 電気機械式計器

• 電子式計器

2. 記録計器

これらの計器は、指定された期間内での連続的な読み取りを提供し、量の変動を紙に記録します。

3. 積算計器

これらの計器は、特定の時間内における電気量の合計を測定します。

もう一つの分類は、測定量を比較するために使用される方法に基づいています：

• 直接測定計器
  これらの計器は、測定対象をエネルギーに直接変換して装置を動作させ、未知の量を直接測定します。アンペアメータ、ボルトメータ、ワットメータ、エネルギーメータなどが含まれます。

• 比較計器
  これらの計器は、標準値と比較することで未知の量を決定します。ACおよびDCブリッジが典型的な例です。

アナログ計器はまた、その精度レベルによっても分類することができます。

動作原理

アナログ計器は、その動作原理によって分類することができます。多くの計器は以下の効果に依存しています：

磁気効果

導体を通る電流は、導体の周りに磁場を誘導します。たとえば、導体がコイル状であれば、コイルの各ターンの磁場が組み合わさって、想像上の磁石のように作用します。

熱効果

測定された電流が加熱要素を通過すると、その温度が上昇します。これらの要素に接続されたサーミスタは、この温度変化を起電力（emf）に変換します。電流から温度経由でemfへのこの変換は、熱効果と呼ばれます。

静電気効果

2つの帯電板間に働く静電力により、一方の板が移動します。この原理で動作する計器は静電気装置と呼ばれます。

誘導効果

非磁性の導体ディスクを交流で励磁された電磁石によって生成された磁場に置くと、起電力（emf）が生成されます。このemfはディスクに電流を誘導し、誘導された電流と磁場の相互作用によりディスクが動き始めます。この効果は主に誘導型計器で利用されています。

ホール効果

材料が横磁場下で電流を流すと、導体の両端間に電圧が生成されます。この電圧の大きさは、電流、磁束密度、および導体の物質特性に依存します。