Ako fungujú a fungujú galvanometre
Galvanometer je elektrický merací prístroj s nestupňovanou stupnicou, ktorý má vysokú citlivosť na prúd alebo napätie. Galvanometre sú široko používané ako indikátory nuly a tiež na meranie malých prúdov, napätí a množstva elektriny, ak je známa konštanta galvanometra.
Okrem magnetoelektrických existujú aj iné typy galvanometrov, napríklad elektrostatické, nazývané elektromery. Ich použitie je však veľmi obmedzené.
Hlavnou požiadavkou na galvanometre je vysoká citlivosť, ktorá sa dosahuje najmä znížením protimomentu a použitím svetelného ukazovateľa s dlhou dĺžkou lúča.
Vyznačujú sa dizajnom:
a) prenosné galvanometre (so zabudovanou stupnicou), v ktorých sa používajú indikačné aj svetelné indikátory;
b) zrkadlové galvanometre so samostatnou stupnicou, ktoré vyžadujú stacionárne nastavenie úrovne.
V prenosných galvanometroch je pohyblivá časť namontovaná na drôtoch a v zrkadlových galvanometroch - na závese (obr. 1).V druhom prípade sa prívod prúdu do vinutia rámu 1 uskutočňuje pomocou závesu 2 a závitu bez krútiaceho momentu 4. Na meranie uhla natočenia rámu sa používa zrkadlo 3, na ktorom svieti je osvetlený, zaostrí sa lúč zo špeciálneho iluminátora.
Ryža. 1. Zariadenie galvanometra na závese
Konštanta zrkadlového galvanometra tohto dizajnu závisí od vzdialenosti medzi zrkadlom a stupnicou. Bolo dohodnuté vyjadrenie pre vzdialenosť 1 m, napr.: CAz = 1,2x 10-6-6 A. A • m / mm. Pri prenosných galvanometroch v pase uveďte cenu dielika stupnice, napr.: 1 dielik = 0,5 x 10
Najcitlivejšie moderné zrkadlové galvanometre majú konštantnú hodnotu až 10-11 A-m / mm. Pre prenosné galvanometre je konštanta asi 10-8 — 10-9 A / div.
Norma pre galvanometre umožňuje konštantu (alebo delenie stupnice) odchýliť sa od toho, čo je uvedené v pase, o ± 10%.
Dôležitou vlastnosťou galvanometra je stálosť nulovej polohy ukazovateľa, ktorá sa chápe ako nevrátenie sa ukazovateľa na nulovú značku pri plynulom pohybe od koncovej značky stupnice. Podľa tohto parametra sú galvanometre rozdelené na konštantné výboje. Na stupnici galvanometra sa pri označovaní aplikuje konvenčná indikácia vybitia stálosti pri nulovej polohe ukazovateľa galvanometra, pozostávajúca z číselného označenia vybitia stálosti v kosoštvorci.
Ryža. 2. Galvanometer
Mnoho galvanometrov poskytuje magnetický skrat. Úpravou polohy bočníka pomocou vysunutej rukoväte je možné meniť hodnotu magnetickej indukcie v pracovnej medzere.Tým sa mení konštanta ako aj množstvo ďalších parametrov galvanometra. Ako vyžaduje norma, magnetický bočník musí zmeniť jednosmerný prúd najmenej 3 krát. V pase galvanometra a v jeho označení sú hodnoty konštanty uvedené v dvoch koncových polohách bočníka - úplne zasunutý a úplne vytiahnutý.
Galvanometer musí mať korektor, ktorý pri kruhovom otáčaní posúva ukazovateľ na jednu alebo druhú stranu nulovej značky. Galvanometre s pohyblivou závesnou časťou musia byť vybavené zámkom (zariadením na mechanické upevnenie pohyblivej časti), ktorý sa zapína napríklad pri opotrebovaní zariadenia.
Galvanometre musia byť kvôli ich vysokej citlivosti chránené pred rušením, preto sú galvanometre chránené pred mechanickými otrasmi montážou na hlavné steny alebo špeciálne podstavce, pred zvodovými prúdmi — elektrostatickým tienením atď.
Charakter pohybu pohyblivej časti galvanometra pri zmene nameranej hodnoty závisí od jej tlmenia, ktoré je určené odporom vonkajšieho obvodu. Pre pohodlie pri práci s galvanometrom sa tento odpor volí v blízkosti takzvaného externého kritického odporu R, ktorý je uvedený v pase galvanometra. Ak je galvanometer uzavretý na vonkajší kritický odpor, šípka sa hladko a v minimálnom čase priblíži k rovnovážnej polohe, neprekročí ju a nekolísa okolo nej.
Balistický galvanometer vám umožňuje merať malé množstvá elektriny (prúdový impulz) tečúcej počas krátkych časových úsekov — zlomkov sekundy. Balistický galvanometer je teda určený na meranie impulzov.Teória balistického galvanometra ukazuje, že ak prijmeme predpoklad, že pohyblivá časť sa začne pohybovať po skončení prúdového impulzu v cievke pohyblivého rámu, potom množstvo elektriny prúdiacej v obvode B, úmerné prvej maximálnej výchylke ukazovateľa α1m, t.j. Q = SatNS α1m, kde Cb je balistická konštanta galvanometra, vyjadrená v príveskoch na dielik.
Treba poznamenať, že Sb nezostáva pre daný galvanometer nezmenený, ale závisí od odporu vonkajšieho obvodu, čo si zvyčajne vyžaduje jeho stanovenie v procese meraní experimentálne. Uvedený predpoklad je splnený tým presnejšie, čím väčší je moment zotrvačnosti pohyblivej časti galvanometra, a teda čím dlhšia je perióda voľných kmitov To. Pre balistické galvanometre sú T0 desiatky sekúnd (pre konvenčné galvanometre — jednotky sekúnd). To sa dosiahne zvýšením momentu zotrvačnosti pohyblivej časti galvanometra pomocou prídavnej časti vo forme disku.