Jak fungují a fungují galvanometry
Galvanometr je elektrický měřicí přístroj s nedělenou stupnicí, který má vysokou citlivost na proud nebo napětí. Galvanometry jsou široce používány jako indikátory nuly a také pro měření malých proudů, napětí a množství elektřiny, pokud je známa konstanta galvanometru.
Kromě magnetoelektrických existují i další typy galvanometrů, např. elektrostatické, nazývané elektrometry. Jejich použití je však velmi omezené.
Hlavním požadavkem na galvanometry je vysoká citlivost, které je dosaženo především snížením protimomentu a použitím světelného ukazatele s dlouhou délkou paprsku.
Vyznačují se designem:
a) přenosné galvanometry (se zabudovanou stupnicí), ve kterých se používají indikační i světelné indikátory;
b) zrcadlové galvanometry se samostatnou stupnicí, vyžadující stacionární nastavení úrovně.
U přenosných galvanometrů je pohyblivá část namontována na drátech a u zrcadlových galvanometrů - na závěsu (obr. 1).V druhém případě je přívod proudu do vinutí rámu 1 proveden pomocí závěsu 2 a závitu bez krouticího momentu 4. Pro měření úhlu natočení rámu slouží zrcátko 3, na kterém se sv. je osvětlen, zaostří se paprsek ze speciálního osvětlovače.
Rýže. 1. Zařízení galvanometru na závěsu
Konstanta zrcadlového galvanometru tohoto provedení závisí na vzdálenosti mezi zrcadlem a stupnicí. Bylo dohodnuto vyjádřit pro vzdálenost 1 m, například: CAz = 1,2x 10-6-6 A. A • m / mm. U přenosných galvanometrů do pasu uveďte cenu dílku stupnice, např.: 1 dílek = 0,5 x 10
Nejcitlivější moderní zrcadlové galvanometry mají konstantní hodnotu až 10-11 A-m / mm. U přenosných galvanometrů je konstanta asi 10-8 — 10-9 A / div.
Norma pro galvanometry umožňuje odchylku konstanty (nebo dělení stupnice) od toho, co je uvedeno v pasu, o ± 10%.
Důležitou vlastností galvanometru je stálost nulové polohy ručičky, která je chápána jako nevracení se ručičky na nulovou značku při plynulém pohybu z koncové značky stupnice. Podle tohoto parametru se galvanometry dělí na konstantní výboje. Na stupnici galvanometru se při značení aplikuje konvenční indikace vybití stálosti v nulové poloze ručičky galvanometru, sestávající z číselného označení trvalosti výboje uzavřeného v kosočtverci.
Rýže. 2. Galvanometr
Mnoho galvanometrů poskytuje magnetický bočník. Nastavením polohy bočníku pomocí vysunuté rukojeti je možné měnit hodnotu magnetické indukce v pracovní mezeře.Tím se mění konstanta i řada dalších parametrů galvanometru. Jak požaduje norma, magnetický bočník musí změnit stejnosměrný proud minimálně 3x. V pasportu galvanometru a v jeho označení jsou hodnoty konstanty uvedeny ve dvou koncových polohách bočníku - zcela zasunutý a zcela vytažený.
Galvanometr musí mít korektor, který při kruhové rotaci posune ukazatel na jednu nebo druhou stranu nulové značky. Galvanometry s pohyblivou závěsnou částí musí být vybaveny zámkem (zařízením pro mechanické upevnění pohyblivé části), který se zapíná např. při opotřebení zařízení.
Galvanometry musí být díky své vysoké citlivosti chráněny před rušením, takže jsou chráněny před mechanickými otřesy montáží na hlavní stěny nebo speciální základny, před svodovými proudy — elektrostatickým stíněním atd.
Charakter pohybu pohyblivé části galvanometru při změně měřené hodnoty závisí na jejím tlumení, které je dáno odporem vnějšího obvodu. Pro pohodlí při práci s galvanometrem se tento odpor volí v blízkosti tzv. vnějšího kritického odporu RKuvedeného v pasu galvanometru. Pokud je galvanometr uzavřen na vnější kritický odpor, pak se šipka plynule a v minimálním čase přibližuje k rovnovážné poloze, neprotíná ji a nekolísá kolem ní.
Balistický galvanometr umožňuje měřit malé množství elektřiny (proudový impuls) protékající během krátkých časových úseků — zlomků sekundy. Balistický galvanometr je tedy určen pro měření pulsů.Teorie balistického galvanometru ukazuje, že pokud přijmeme předpoklad, že se pohyblivá část začne pohybovat po skončení proudového impulsu v cívce pohyblivého rámu, pak množství elektřiny proudící v obvodu B, úměrné první maximální výchylce ukazatele α1m, tj. je. Q = SatNS α1m, kde Cb je balistická konstanta galvanometru, vyjádřená v přívěscích na dílek.
Je třeba poznamenat, že Sb nezůstává pro daný galvanometr nezměněn, ale závisí na odporu vnějšího obvodu, což obvykle vyžaduje jeho stanovení v procesu měření experimentálně. Výše uvedený předpoklad je splněn tím přesněji, čím větší je moment setrvačnosti pohyblivé části galvanometru a tím delší je doba volných kmitů To. U balistických galvanometrů je T0 desítky sekund (u konvenčních galvanometrů — jednotky sekund). Toho je dosaženo zvýšením momentu setrvačnosti pohyblivé části galvanometru pomocí přídavné části v podobě disku.