Bývalý galvanometr představil Johann Schweigger v roce 1820. Vývoj zařízení provedl také Andre Marie Ampere. Dřívější návrhy zesílily účinek magnetického pole, které vyvinulo proud prostřednictvím mnoha počtů závitů drátu. Takže tato zařízení byla také nazývána jako multiplikátory jako kvůli jejich téměř podobné konstrukci. Ale termín galvanometr byl v roce 1836 více oblíbený. Poté, po mnoha vylepšeních a postupech, vznikly různé typy galvanometrů. A jeden typ je „Balistický galvanometr“. Tento článek jasně vysvětluje jeho pracovní princip, konstrukci, aplikace a výhody.
Co je balistický galvanometr?
Balistický galvanometr je zařízení, které se používá k hodnocení množství toku náboje, které je vyvíjeno z magnetického toku. Toto zařízení je druh citlivého galvanometru, který se také nazývá zrcadlový galvanometr. Na rozdíl od obecného druhu měřícího galvanometru má pohyblivá část zařízení setrvačnější moment, takže poskytuje dlouhou dobu kmitání. Skutečně funguje jako integrátor, který vypočítává výši poplatku vyloučeného z něj. Může to být jako pohyblivý magnet nebo jako pohyblivá cívka.
Pracovní princip
Princip za balistický galvanometr pracuje je to, že měří množství náboje, který proudí přes magnetickou cívku, kde to iniciuje pohyb cívky. Když je proud cívky přes cívku, poskytuje to zvýšení aktuální hodnota kvůli točivému momentu, který je generován v cívce, a tento vyvinutý točivý moment pracuje po kratší dobu.
Konstrukce balistického galvanometru
Výsledek času a točivého momentu dává sílu pro cívku a poté se cívka dostane rotujícím pohybem. Když je počáteční kinetická energie cívky zcela využita pro provoz, pak se cívka rozběhne, aby se dostala do své skutečné polohy. Cívka se tedy houpá v magnetické aréně a výchylka se poté stanoví dolů, odkud lze měřit náboj. Princip zařízení tedy závisí hlavně na vychýlení cívky, které má přímý vztah k množství náboje, který jím protéká.
Konstrukce balistického galvanometru
Konstrukce balistického galvanometru je stejná jako u galvanometru s pohyblivou cívkou a zahrnuje dvě vlastnosti, pokud jsou tyto:
- Zařízení má netlumené oscilace
- Má také výjimečně minimální elektromagnetické tlumení
Balistický galvanometr je dodáván s měděným drátem, kde je válcován přes nevodivý rám zařízení. Fosforový bronz v galvanometru zastaví cívku, která je přítomna mezi magnetickými póly. Pro vylepšení magnetického toku je železné jádro umístěno uvnitř cívky.
Spodní část cívky je spojena s pružinou, kde poskytuje obnovovací moment pro cívku. Když je v balistickém galvanometru tok náboje, pak se cívka pohne a vyvine impuls. Impuls cívky má přímý vztah k toku náboje. Přesného odečtu v zařízení je dosaženo implementací cívky, která udržuje zvýšený setrvačný moment.
Okamžik setrvačnosti znamená, že tělo je v opozici vůči momentu úhlového pohybu. Když se v cívce zvýší setrvačný moment, pak bude kmitání více. Díky tomuto přesnému čtení lze dosáhnout.
Podrobná teorie
Podrobnou teorii balistického galvanometru lze vysvětlit následujícími rovnicemi. Uvážením níže uvedeného příkladu lze teorii znát.
Uvažujme cívku obdélníkového tvaru, která má ‚N‘ počet závitů, které jsou udržovány v konstantním magnetickém poli. U cívky jsou délka a šířka „l“ a „b“. Takže oblast cívky je
A = l × b
Když proudem prochází cívka, pak se na ní vyvíjí točivý moment. Velikost točivý moment je dáno τ = NiBA
Předpokládejme, že tok proudu přes cívku pro každé minimální časové období je dt, takže změna proudu je reprezentována jako
τ dt = NiBA dt
Pokud po cívce proudí proud po dobu ‚t‘ sekund, pak je hodnota znázorněna jako
ʃ0tτ dt = NBA ʃ0tidt = NBAq
kde „q“ je celkové množství náboje, které protéká cívkou. Setrvačný moment, který existuje pro cívku, se zobrazuje jako „I“ a úhlová rychlost cívky se zobrazuje jako „ω“. Níže uvedený výraz poskytuje moment hybnosti cívky a je lω. Je to podobné jako tlak vyvíjený na cívku. Vynásobením výše uvedených dvou rovnic dostaneme
lw = NBAq
Kinetická energie napříč cívkou bude mít také průhyb pod úhlem „ϴ“ a průhyb bude obnoven pomocí pružiny. Představuje to
Obnovení hodnoty točivého momentu (1/2) cϴdva
Hodnota kinetické energie (1/2) lwdva
Protože obnovovací moment cívky je podobný průhybu
(1/2) cϴdva= (1/2) lwdva
cϴdva= lwdva
Periodické oscilace cívky jsou také zobrazeny níže
T = 2∏√ (l / c)
Tdva= (4∏dval / c)
(T.dva/ 4∏dva) = (l / c)
(cTdva/ 4∏dva) = l
Konečně, (ctϴ / 2∏) = lw = NBAq
q = (ctϴ) / NBA2∏
q = [(ct) / NBA2∏] * ϴ)
Předpokládejme, že k = [(ct) / NBA2∏
Pak q = k ϴ
Takže „k“ je konstantní člen balistického galvanometru.
Kalibrace galvanometru
Kalibrace galvanometru představuje přístup ke zjištění konstantní hodnoty zařízení pomocí některých praktických metodik. Zde jsou dvě metody balistického galvanometru a ty jsou
- Prostřednictvím a kondenzátor
- Prostřednictvím vzájemné indukčnosti
Kalibrace pomocí kondenzátoru
Konstantní hodnota balistického galvanometru je známa s hodnotami nabíjení a vybíjení kondenzátoru. Pod balistický galvanometrický diagram použití kondenzátoru ukazuje konstrukci této metody.
Kalibrace pomocí kondenzátoru
Konstrukce je součástí neznámé elektromotorické síly „E“ a pólového spínače „S“. Když se spínač připojí k druhé svorce, kondenzátor se přesune do nabíjecí polohy. Stejným způsobem, když se spínač připojí k první svorce, pak se kondenzátor přesune do vybíjející polohy pomocí odporu „R“, který je zapojen do série s galvanometrem. Toto vybití způsobí vychýlení cívky v úhlu „ϴ“. S níže uvedeným vzorcem lze znát konstantu galvanometru a je
Kq = (Q / ϴ1) = CE / ϴ1 měřeno v coulombech na radián.
Kalibrace pomocí vzájemné indukčnosti
Tato metoda vyžaduje primární a sekundární cívky a konstanta galvanometrů počítá vzájemné indukčnost cívek. První cívka je napájena prostřednictvím známého zdroje napětí. Kvůli vzájemné indukčnosti dojde k vývoji proudu druhého obvodu a ten se využívá ke kalibraci galvanometru.
Kalibrace pomocí vzájemné indukce
Aplikace balistického galvanometru
Několik aplikací je:
- Zaměstnán v řídicích systémech
- Používá se v laserových displejích a laserovém gravírování
- Používá se pro znalost fotorezistorových měření v metodě měření filmových kamer.
Jedná se tedy o podrobný koncept balistického galvanometru. Jasně vysvětluje fungování zařízení, konstrukci, kalibraci, aplikace a diagram. Je také důležitější vědět, jaké jsou typy v balistickém galvanometru a výhody balistického galvanometru ?
