Jak działają i działają galwanometry
Galwanometr to elektryczny przyrząd pomiarowy ze skalą bez podziałki, który ma wysoką czułość na prąd lub napięcie. Galwanometry są szeroko stosowane jako wskaźniki zera, a także do pomiaru małych prądów, napięć i ilości energii elektrycznej, jeśli znana jest stała galwanometru.
Oprócz magnetoelektryków istnieją inne rodzaje galwanometrów, takie jak elektrostatyczne, zwane elektrometrami. Jednak ich zastosowanie jest bardzo ograniczone.
Głównym wymaganiem stawianym galwanometrom jest wysoka czułość, którą uzyskuje się głównie poprzez zmniejszenie momentu przeciwnego oraz zastosowanie wskaźnika świetlnego o dużej długości wiązki.
Wyróżniają się konstrukcją:
a) galwanometry przenośne (z wbudowaną skalą), w których stosuje się zarówno wskaźniki wskazujące, jak i świetlne;
b) galwanometry lustrzane, z oddzielną skalą, wymagające niwelatora stacjonarnego.
W galwanometrach przenośnych część ruchoma montowana jest na przewodach, aw galwanometrach lustrzanych na zawieszeniu (rys. 1).W drugim przypadku zasilanie prądem uzwojenia ramy 1 odbywa się za pomocą zawieszenia 2 i gwintu bez momentu obrotowego 4. Do pomiaru kąta obrotu ramy stosuje się lustro 3, na którym światło jest oświetlony, skupiana jest wiązka ze specjalnego oświetlacza.
Ryż. 1. Urządzenie galwanometru na zawieszeniu
Stała lustrzanego galwanometru tego projektu zależy od odległości między lustrem a skalą. Uzgodniono wyrazić dla odległości 1 m, na przykład: CAz = 1,2x 10-6-6 A. A • m / mm. W przypadku galwanometrów przenośnych w paszporcie podaj cenę podziału skali, na przykład: 1 działka = 0,5 x 10
Najbardziej czułe nowoczesne galwanometry lustrzane mają stałą wartość do 10-11 A-m / mm. W przypadku galwanometrów przenośnych stała wynosi około 10-8 — 10-9 A / div.
Norma dla galwanometrów pozwala na odchylenie stałej (lub podziału skali) od tego, co wskazano w paszporcie o ± 10%.
Ważną cechą galwanometru jest stałość położenia zerowego wskazówki, co rozumiane jest jako brak powrotu wskazówki do znaku zerowego, gdy płynnie przesuwa się ona od końca podziałki. Zgodnie z tym parametrem galwanometry dzielą się na stałe wyładowania. Umowne wskazanie wyładowania trwałego w pozycji zerowej wskazówki galwanometru, polegające na numerycznym oznaczeniu wyładowania trwałego zamkniętego w rombie, jest nanoszone na skalę galwanometru podczas znakowania.
Ryż. 2. Galwanometr
Wiele galwanometrów zapewnia bocznik magnetyczny. Regulując położenie bocznika za pomocą wysuniętej rączki, można zmienić wartość indukcji magnetycznej w szczelinie roboczej.Zmienia to stałą, jak również szereg innych parametrów galwanometru. Zgodnie z wymaganiami normy bocznik magnetyczny musi zmienić prąd stały co najmniej 3 razy. W paszporcie galwanometru i jego oznaczeniu wartości stałej są wskazane w dwóch pozycjach końcowych bocznika - całkowicie wsunięty i całkowicie wycofany.
Galwanometr musi mieć korektor, który przesuwa wskazówkę na jedną lub drugą stronę znaku zerowego podczas obrotu kołowego. Galwanometry z ruchomym elementem zawieszenia muszą być wyposażone w blokadę (urządzenie do mechanicznego mocowania ruchomej części), która włącza się np. w przypadku zużycia urządzenia.
Ze względu na dużą czułość galwanometry muszą być chronione przed zakłóceniami, dlatego galwanometry są chronione przed wstrząsami mechanicznymi poprzez montowanie ich na ścianach głównych lub specjalnych podstawach, przed prądami upływowymi — przez ekranowanie elektrostatyczne itp.
Charakter ruchu ruchomej części galwanometru przy zmianie wartości mierzonej zależy od jego tłumienia, które określa rezystancja obwodu zewnętrznego. Dla wygody podczas pracy z galwanometrem rezystancja ta jest wybierana blisko tak zwanego zewnętrznego oporu krytycznego RKwskazane w paszporcie galwanometru. Jeśli galwanometr jest zamknięty do zewnętrznego oporu krytycznego, to strzałka płynnie iw minimalnym czasie zbliża się do położenia równowagi, nie przecina go i nie oscyluje wokół niego.
Galwanometr balistyczny umożliwia pomiar niewielkich ilości energii elektrycznej (impulsów prądu) przepływających w krótkich okresach czasu — ułamkach sekundy. Tak więc galwanometr balistyczny jest przeznaczony do pomiarów impulsów.Z teorii galwanometru balistycznego wynika, że jeśli przyjmiemy założenie, że część ruchoma zaczyna się poruszać po zakończeniu impulsu prądu w cewce ruchomej ramy, to ilość prądu płynącego w obwodzie B, proporcjonalna do pierwszego maksymalnego wychylenia wskaźnika α1m, czyli jest. Q = SatNS α1m, gdzie Cb jest stałą balistyczną galwanometru wyrażoną w wisiorkach na działkę.
Należy zauważyć, że Sb nie pozostaje niezmienione dla danego galwanometru, ale zależy od rezystancji obwodu zewnętrznego, co zwykle wymaga jej wyznaczenia w procesie pomiarów eksperymentalnie. Powyższe założenie jest spełnione tym dokładniej, im większy jest moment bezwładności ruchomej części galwanometru, a zatem im dłuższy jest okres drgań swobodnych To. Dla galwanometrów balistycznych T0 wynosi kilkadziesiąt sekund (dla konwencjonalnych galwanometrów — jednostki sekund). Osiąga się to poprzez zwiększenie momentu bezwładności ruchomej części galwanometru za pomocą dodatkowej części w postaci dysku.