Čo je balistický galvanometer: práca a jej použitie

Bývalý galvanometer predstavil Johann Schweigger v roku 1820. Vývoj prístroja uskutočnil aj Andre Marie Ampere. Predchádzajúce návrhy zosilňovali účinok magnetického poľa, ktoré vyvíjal prúd cez množstvo závitov drôtu. Takže tieto zariadenia sa tiež nazývali multiplikátory, pretože mali takmer podobnú konštrukciu. Ale termín galvanometer bol viac populárny do roku 1836. Potom, po mnohých vylepšeniach a pokrokoch, vznikli rôzne typy galvanometrov. A jedným z typov je „balistický galvanometer“. Tento článok jasne vysvetľuje jeho princíp práce, konštrukciu, aplikácie a výhody.

Čo je balistický galvanometer?

Balistický galvanometer je zariadenie, ktoré sa používa na hodnotenie množstva prietoku náboja, ktoré sa vyvíja z magnetického toku. Toto zariadenie je druh citlivého galvanometra, ktorý sa tiež nazýva zrkadlový galvanometer. Na rozdiel od všeobecného druhu meracieho galvanometra má pohyblivá časť zariadenia zotrvačný moment, takže poskytuje dlhú dobu kmitania. Skutočne funguje ako integrátor, ktorý počíta množstvo poplatkov vylúčených z neho. Môže to byť ako pohyblivý magnet alebo ako pohyblivá cievka.

Pracovný princíp

Princíp balistický galvanometer pracuje je to, že meria množstvo náboja, ktoré preteká cez magnetickú cievku, kde táto iniciuje pohyb cievky. Keď prúdi cez cievku náboj, zvyšuje sa to prúd hodnota kvôli krútiacemu momentu, ktorý je generovaný v cievke, a tento vyvinutý krútiaci moment pracuje kratšiu dobu.

Konštrukcia balistického galvanometra

Výsledok času a krútiaceho momentu dáva silu pre cievku a potom sa cievka dostane rotujúcim pohybom. Keď je počiatočná kinetická energia cievky úplne použitá na prevádzku, potom sa cievka začne dostávať do svojej skutočnej polohy. Cievka sa teda hýbe v magnetickej aréne a potom sa určuje výchylka nadol, odkiaľ by sa mohol náboj merať. Princíp zariadenia teda závisí hlavne od vychýlenia cievky, ktoré má priamy vzťah k množstvu náboja, ktorý ním preteká.

Konštrukcia balistického galvanometra

Konštrukcia balistického galvanometra je rovnaká ako konštrukcia galvanometra s pohyblivou cievkou a obsahuje dve vlastnosti, ktoré sú tieto:

• Zariadenie má netlmené oscilácie
• Má tiež výnimočne minimálny elektromagnetické tlmenie

Balistický galvanometer je súčasťou medeného drôtu, kde sa valcuje cez nevodivý rám zariadenia. Fosforový bronz v galvanometri zastaví cievku, ktorá sa nachádza medzi magnetickými pólmi. Na zvýšenie magnetického toku je železné jadro umiestnené vo vnútri cievky.

Spodná časť cievky je spojená s pružinou, kde poskytuje obnovovací moment pre cievku. Ak je cez balistický galvanometer prúd náboja, cievka začne mať pohyb a vyvinie impulz. Impulz cievky má priamy vzťah k toku náboja. Presné odčítanie v prístroji sa dosiahne zavedením cievky, ktorá drží zvýšený zotrvačný moment.

Okamžik zotrvačnosti znamená, že telo je v rozpore s uhlovým pohybom. Keď je v cievke zvýšený zotrvačný moment, potom bude kmitov viac. Preto je možné dosiahnuť toto presné čítanie.

Podrobná teória

Podrobnú teóriu balistického galvanometra možno vysvetliť nasledujúcimi rovnicami. Zvážením nižšie uvedeného príkladu je možné túto teóriu poznať.

Uvažujme o cievke obdĺžnikového tvaru, ktorá má počet závitov „N“, ktoré sú udržiavané v konštantnom magnetickom poli. Pre cievku sú dĺžka a šírka „l“ a „b“. Takže plocha cievky je

A = l × b

Keď prúdom prechádza cievka, vyvíja sa na nej krútiaci moment. Veľkosť krútiaci moment je dané τ = NiBA

Predpokladajme, že tok prúdu cez cievku pre každé minimálne časové obdobie je dt, takže zmena prúdu je reprezentovaná ako

τ dt = NiBA dt

Keď prúdom prechádza cievka po dobu „t“ sekúnd, potom je hodnota vyjadrená ako

ʃ₀^tτ dt = NBA ʃ₀^tidt = NBAq

kde „q“ je celkové množstvo náboja, ktoré preteká cievkou. Zotrvačný moment, ktorý existuje pre cievku, sa zobrazuje ako „I“ a uhlová rýchlosť cievky sa zobrazuje ako „ω“. Nasledujúci výraz poskytuje moment hybnosti cievky a je lω. Je to podobné ako s tlakom vyvíjaným na cievku. Vynásobením vyššie uvedených dvoch rovníc dostaneme

lw = NBAq

Kinetická energia cez cievku bude mať priehyb pod uhlom „ϴ“ a priehyb sa obnoví pomocou pružiny. Zastupuje ju

Obnovenie hodnoty krútiaceho momentu (1/2) približne^dva

Hodnota kinetickej energie = (1/2) lw^dva

Pretože obnovovací krútiaci moment cievky je podobný výchylke potom

(1/2) približne^dva= (1/2) lw^dva

cϴ^dva= lw^dva

Ďalej sú znázornené periodické kmity cievky

T = 2∏√ (l / c)

T^dva= (4∏^dval / c)

(T.^dva/ 4∏^dva) = (l / c)

(CT^dva/ 4∏^dva) = l

Nakoniec (ctϴ / 2∏) = lw = NBAq

q = (ctϴ) / NBA2∏

q = [(ct) / NBA2∏] * ϴ)

Predpokladajme, že k = [(ct) / NBA2∏

Potom q = k ϴ

Takže „k“ je konštantný člen balistického galvanometra.

Kalibrácia galvanometra

Kalibrácia galvanometra predstavuje prístup k poznaniu konštantnej hodnoty zariadenia pomocou niektorých praktických metodík. Toto sú dve metódy balistického galvanometra

• Prostredníctvom a kondenzátor
• Prostredníctvom vzájomnej indukčnosti

Kalibrácia pomocou kondenzátora

Konštantná hodnota balistického galvanometra je známa s hodnotami nabíjania a vybíjania kondenzátora. Nižšie diagram balistického galvanometra použitie kondenzátora ukazuje konštrukciu tejto metódy.

Kalibrácia pomocou kondenzátora

Konštrukcia je zahrnutá s neznámou elektromotorickou silou „E“ a pólovým spínačom „S“. Keď sa prepínač pripojí k druhej svorke, kondenzátor sa presunie do nabíjacej polohy. Rovnakým spôsobom, keď sa prepínač pripojí k prvej svorke, kondenzátor sa presunie do vybíjacej polohy pomocou odporu „R“, ktorý je zapojený do série s galvanometrom. Toto vybitie spôsobí vychýlenie cievky v uhle „ϴ“. Pomocou nižšie uvedeného vzorca možno zistiť konštantu galvanometra a je

Kq = (Q / ϴ₁) = CE / ϴ₁ merané v coulomboch na radián.

Kalibrácia pomocou vzájomnej indukčnosti

Táto metóda vyžaduje primárne a sekundárne cievky a konštanta galvanometra počíta vzájomné hodnoty indukčnosť cievok. Prvá cievka je napájaná cez známy zdroj napätia. Z dôvodu vzájomnej indukčnosti dôjde k vývoju prúdu v druhom okruhu, ktorý sa využíva na kalibráciu galvanometra.

Kalibrácia pomocou vzájomnej indukcie

Aplikácie balistického galvanometra

Niektoré aplikácie sú:

• Zamestnaný v riadiacich systémoch
• Používa sa v laserových displejoch a laserovom gravírovaní
• Používa sa na poznanie fotorezistorových meraní v metóde merania filmových kamier.

Jedná sa teda o podrobný koncept balistického galvanometra. Jasne vysvetľuje fungovanie zariadenia, konštrukciu, kalibráciu, aplikácie a diagram. Je tiež dôležitejšie vedieť, aké sú typy v balistickom galvanometri a výhody balistického galvanometra ?