I. Метод непосредственной оценки.

Амперметр включается последовательно в разрыв исследуемой цепи.

Последовательное включение амперметра с внутренним сопротивлением R_Aв цепь с источником ЭДС Е и сопротивлениемR(сопротивление нагрузки и источника) приводит к возрастанию общего сопротивления и уменьшению протекающего в цепи тока.

Токи 10^-9-10^-6А можно измерить непосредственно с помощью высокочувствительных магнитоэлектрических зеркальных гальванометров и гальванических компенсаторов.

II. Косвенное измерение тока.

Кроме прямого измерения токов амперметрами возможно косвенное измерение токов с помощью образцовых резисторов, включаемых в разрыв цепи, и высокочувствительных измерителей напряжения. Измеряемый ток определяется I_X=U₀/R₀, гдеU₀–падение напряжения на образцовом резистореR₀, измеренное вольтметром, компенсатором постоянного тока.

Для получения минимальных погрешностей измерения сопротивления резистора R₀должно быть много меньше сопротивления цепи, в которой измеряется ток.

III. Измерение малых токов.

Предельная чувствительность любого измерителя тока зависит от тока тепловых шумов, который тем меньше, чем больше внутреннее сопротивление измерителя. Для снижения этого тока до уровня 10^-17-10^-16А в полосе частот от 0 до 0,1 Гц необходимо применять приборы с внутренним сопротивлением не менее 10¹¹-10¹²Ом, поэтому магнитоэлектрические гальванометры, гальванометрические компенсаторы, усилители на биполярных транзисторах, относящиеся к сравнительно низкоомным устройствам, не могут использоваться для измерения токов менее 10^-10-10^-9А.

Для измерения малых постоянных и медленно меняющихся токов применяют пассивные преобразователи тока в напряжение в сочетании с чувствительным измерителем напряжения, имеющим очень высокое входное сопротивление (до 10¹⁴-10¹⁶Ом) и малый уровень шумов. Максимально должны быть уменьшены также паразитные токи. К пассивным преобразователям относят резистивные, емкостные, логарифмирующие преобразователи.

В резистивных преобразователях тока в напряжение применяют высокоомные резисторы, значение сопротивления которых зависит от протекающего через резистор тока, и изменяется во времени под влиянием температуры, влажности и т.п. Номинальные значения выпускаемых высокоомных резисторов до 10¹²Ом значительно зависят от приложенного напряжения, температурный коэффициент до 0,25%/ºК и временной дрейф до нескольких процентов в год.

В емкостных преобразователях тока в напряжениеприменяют конденсаторы с высококачественной изоляцией или специальные воздушные конденсаторы. Погрешность преобразования определяется погрешностью измерения емкости конденсатора и изменением емкости в процессе накопления заряда под влиянием медленной поляризации диэлектрика, поэтому емкость конденсатора зависит от частоты измеряемого тока. Для конденсатора характерны те же источники помех по току и напряжению, что и для резистора. Шунтирующее сопротивление конденсатора достигает 10¹⁵-10¹⁶Ом.

В логарифмирующих преобразователях тока в напряжениеиспользуются элементы с естественной нелинейностью, такие как полупроводниковые диоды, транзисторы, электровакуумные диоды, многоэлектродные лампы. Сопротивление логарифмирующего элемента под действием измеряемого тока изменяется таким образом, что абсолютные приращения напряжения при одинаковых относительных изменениях тока остаются неизменными.

Вольт-амперную характеристику логарифмирующего элемента целесообразно представлять в виде полинома первой степени с логарифмическим аргументом и остаточным членом, т.е. в виде

U = a₀ + a₁lgI + ΔU(I),

Где U– выходное напряжение;I– входной ток;a₀,a₁– соответственно смещение и крутизна логарифмической характеристики;ΔU(I) – остаточный член, учитывающий отклонение вольт-амперной характеристики от логарифмической зависимости.

Диапазон токов, в котором отклонение от логарифмической зависимости не превышает определенного значения, принято называть динамическим диапазоном логарифмической характеристики логарифмирующего элемента. Погрешность преобразования тока в напряжение с помощью логарифмирующего элемента зависит от факторов, вызывающих отклонение вольт-амперной характеристики от номинальной логарифмической зависимости ().