Come funzionano e funzionano i galvanometri
Un galvanometro è uno strumento di misura elettrico con una scala non graduata che ha un'elevata sensibilità alla corrente o alla tensione. I galvanometri sono ampiamente utilizzati come indicatori di zero e anche per misurare piccole correnti, tensioni e quantità di elettricità se si conosce la costante del galvanometro.
Oltre al magnetoelettrico, esistono altri tipi di galvanometri, come quelli elettrostatici, chiamati elettrometri. Tuttavia, il loro uso è molto limitato.
Il requisito principale per i galvanometri è l'elevata sensibilità, che si ottiene principalmente riducendo il contromomento e utilizzando un puntatore luminoso con una lunghezza del raggio lunga.
Si distinguono per design:
a) galvanometri portatili (con scala incorporata) in cui sono utilizzati sia indicatori indicatori che indicatori luminosi;
b) galvanometri a specchio, con scala separata, che richiedono una regolazione stazionaria del livello.
Nei galvanometri portatili, la parte mobile è montata su fili e nei galvanometri a specchio - su una sospensione (Fig. 1).Nel secondo caso, l'alimentazione di corrente all'avvolgimento del telaio 1 viene effettuata mediante una sospensione 2 e un filo senza coppia 4. Per misurare l'angolo di rotazione del telaio, viene utilizzato uno specchio 3, sul quale la luce è illuminato, viene focalizzato un raggio proveniente da uno speciale illuminatore.
Riso. 1. Il dispositivo del galvanometro sulla sospensione
La costante di un galvanometro a specchio di questo tipo dipende dalla distanza tra lo specchio e la scala. Si è convenuto di esprimere per una distanza di 1 m, ad esempio: CAz = 1,2x 10-6-6 A. A • m / mm. Per i galvanometri portatili indicare nel passaporto il prezzo della divisione della scala, ad esempio: 1 divisione = 0,5 x 10
I moderni galvanometri a specchio più sensibili hanno un valore costante fino a 10-11 A-m / mm. Per i galvanometri portatili, la costante è di circa 10-8 — 10-9 A / div.
Lo standard per i galvanometri consente a una costante (o divisione della scala) di discostarsi da quanto indicato nel passaporto di ± 10%.
Una caratteristica importante del galvanometro è la costanza della posizione zero del puntatore, che è intesa come il non ritorno del puntatore al segno zero quando si sposta dolcemente dal segno finale della scala. Secondo questo parametro, i galvanometri sono divisi in scarichi costanti. L'indicazione convenzionale della scarica di permanenza alla posizione zero dell'indice del galvanometro, costituita dalla designazione numerica della scarica di permanenza racchiusa in un diamante, viene applicata alla scala del galvanometro in fase di marcatura.
Riso. 2. Galvanometro
Molti galvanometri forniscono uno shunt magnetico. Regolando la posizione dello shunt tramite la maniglia portata in fuori, è possibile modificare il valore dell'induzione magnetica nel traferro.Questo cambia la costante così come una serie di altri parametri del galvanometro. Come richiesto dalla norma, lo shunt magnetico deve variare la corrente continua almeno 3 volte. Nel passaporto del galvanometro e nella sua marcatura, i valori della costante sono indicati in due posizioni terminali dello shunt: completamente inserito e completamente ritirato.
Il galvanometro deve avere un correttore che sposta il puntatore da una parte o dall'altra della tacca zero durante la rotazione circolare. I galvanometri con parte mobile di sospensione devono essere dotati di un blocco (dispositivo per il fissaggio meccanico della parte mobile), che si innesta, ad esempio, quando il dispositivo è usurato.
A causa della loro elevata sensibilità, i galvanometri devono essere protetti dalle interferenze, quindi i galvanometri sono protetti dagli urti meccanici montandoli su pareti principali o basi speciali, dalle correnti di dispersione, mediante schermatura elettrostatica, ecc.
La natura del movimento della parte mobile del galvanometro quando il valore misurato cambia dipende dal suo smorzamento, che è determinato dalla resistenza del circuito esterno. Per comodità quando si lavora con un galvanometro, questa resistenza viene scelta vicino alla cosiddetta resistenza critica esterna RKindicato nel passaporto del galvanometro. Se il galvanometro è chiuso a una resistenza critica esterna, la freccia si avvicina dolcemente e in un tempo minimo alla posizione di equilibrio, non la attraversa e non fluttua attorno ad essa.
Un galvanometro balistico consente di misurare piccole quantità di elettricità (impulso di corrente) che scorre in brevi periodi di tempo, frazioni di secondo. Pertanto, il galvanometro balistico è progettato per misurazioni di impulsi.La teoria del galvanometro balistico mostra che se accettiamo l'ipotesi che la parte mobile inizi a muoversi dopo la fine dell'impulso di corrente nella bobina del telaio mobile, allora la quantità di elettricità che scorre nel circuito B, proporzionale alla prima deflessione massima del puntatore α1m, cioè is. Q = SatNS α1m, dove Cb è la costante balistica del galvanometro, espressa in pendenti per divisione.
Va notato che Sb non rimane invariato per un dato galvanometro, ma dipende dalla resistenza del circuito esterno, che di solito richiede la sua determinazione nel processo di misurazione sperimentale. L'ipotesi di cui sopra è soddisfatta quanto più accuratamente, maggiore è il momento di inerzia della parte mobile del galvanometro e, quindi, più lungo è il periodo di oscillazioni libere A. Per i galvanometri balistici T0 è decine di secondi (per galvanometri convenzionali - unità di secondi). Ciò si ottiene aumentando il momento di inerzia della parte mobile del galvanometro con l'ausilio di una parte aggiuntiva sotto forma di disco.