Mezzi e metodi per la misura di grandezze magnetiche

A volte, per risolvere problemi tecnici o per scopi di ricerca, è necessario misurare grandezze magnetiche. Naturalmente, il valore della grandezza magnetica richiesta può essere stabilito anche indirettamente ricorrendo a formule basate su dati iniziali noti. Tuttavia, per ottenere il valore più accurato del flusso magnetico F, dell'induzione magnetica B o dell'intensità del campo magnetico H, è più adatto il metodo di misurazione diretta. Consideriamo i metodi di misurazione diretta delle grandezze magnetiche.

In linea di principio, il metodo di misurazione del valore magnetico può essere basato su campo magnetico alla corrente o al filo. La forza causata dal campo magnetico è collegata al processo elettrico e quindi, con l'ausilio di un dispositivo di misurazione elettrico, si ottiene il valore della quantità misurata in una forma conveniente per la percezione umana.

Esistono due metodi principali per misurare le quantità magnetiche: induzione e galvanomagnetico.

Il primo si basa sull'induzione dell'EMF quando il flusso magnetico cambia, il secondo sull'azione del campo magnetico sulla corrente. Diamo un'occhiata a questi due metodi separatamente.

Metodo di induzione elettromagnetica

È noto che quando le spire della bobina L sono attraversate dal flusso magnetico F (quando il flusso magnetico che penetra nel circuito cambia), nel conduttore della bobina viene indotta una FEM (E), proporzionale alla velocità di variazione del campo magnetico flusso dF / dt, cioè proporzionale al suo valore F. Questo fenomeno è descritto dalla formula:

In un campo magnetico uniforme, il flusso magnetico F sarà direttamente proporzionale all'induzione magnetica B, e il coefficiente di proporzionalità sarà l'area della spira S attraversata dalle linee di induzione magnetica.

Più avanti - induzione magnetica B risulterà essere direttamente proporzionale all'intensità del campo magnetico H attraverso la costante magnetica μ0 se il fenomeno avviene nel vuoto, o tenendo conto della permeabilità magnetica del mezzo — anche attraverso la relativa permeabilità magnetica μ di questo mezzo .

Quindi, il metodo di induzione consente di trovare i valori: flusso magnetico Ф, induzione magnetica B e intensità del campo magnetico H. I dispositivi per misurare il flusso magnetico sono chiamati webmeter o flussometri (da flusso - flusso).

Un Webermeter è costituito da una bobina di induzione con parametri noti e un integratore DUT. Il dispositivo integratore è un galvanometro magnetoelettrico.

Se la bobina di un web meter viene introdotta o estratta da uno spazio in cui è presente un campo magnetico, allora la deflessione del meccanismo di misurazione del web meter (deviazione del punto o cambiamento di numeri sul display) sarà proporzionale alla induzione B di quel campo magnetico.La dipendenza matematica è facilmente descritta dalla formula:

Metodo galvanomagnetico (metodo Hall)

È noto che la forza di Ampere agisce su un filo percorso da corrente situato in un campo magnetico esterno e, se osserviamo il processo più da vicino, la forza di Lorentz agisce su particelle cariche che si muovono nel filo.

Quindi, se una piastra conduttrice è posta in un campo magnetico e una corrente elettrica continua o alternata passa attraverso la piastra, allora una differenza di potenziale continua o alternata apparirà attraverso le estremità della piastra. Questa differenza di potenziale Ex è chiamata Hall EMF.

Sulla base dei parametri noti della piastra, conoscendo la FEM di Hall, è possibile determinare il valore dell'induzione magnetica B. Un dispositivo progettato per misurare l'induzione magnetica è chiamato teslametro.

Se Sensore Hall (sensore Hall) potenza da una sorgente e quindi applicare una differenza di potenziale di compensazione da una seconda sorgente, allora è possibile determinare la fem di Hall con il metodo del compensatore usando un comparatore.

Il dispositivo è abbastanza semplice: la tensione di compensazione prelevata dal resistore regolabile viene applicata in controfase con la fem di Hall e quindi si determina il valore della fem di Hall. Quando il circuito di compensazione e il sensore di Hall sono alimentati dalla stessa sorgente, l'errore che può derivare dall'instabilità della tensione e della frequenza del generatore viene eliminato.

I sensori Hall sono ampiamente utilizzati come sensori di posizione del rotore nei motori elettrici e in altre macchine in cui è possibile ottenere un segnale da un magnete permanente in movimento o da un nucleo di trasformatore magnetizzato.In particolare, il sensore Hall in alcune applicazioni funge da sorta di alternativa al trasformatore di corrente di misura.