Виды гальванометров
Гальванометр – это прибор высокой чувствительности, который используется для измерения силы малых постоянных электрических токов.
В отличии от стандартных микроамперметров у гальванометра шкала может быть индуцирована не только в единицах силы тока, но и в единицах напряжения. Она может иметь безразмерную или условную градуировку. Обычно гальванометр применяется в качестве аналогового измерительного прибора. Самой распространенной конструкцией современных гальванометров является конструкция Уэстона / д'Арсонваля. Приборы данной конструкции оборудованы небольшой поворачивающейся катушкой, которая находится в поле постоянного магнита. К этой катушке присоединена стрелка. Небольшая пружина возвращает катушку со стрелкой в нулевое положение. При прохождении сквозь катушку постоянного тока, в ней появляется магнитное поле, взаимодействующее с полем постоянного тока, в результате чего катушка и стрелка поворачиваются, показывая на протекающий через катушку электрический ток. Основными разновидностями современных гальванометров являются:
- Магнитоэлектрический гальванометр, который представляет собой проводящую рамку, которая закреплена на оси в магнитном поле постоянного магнита.
- Электромагнитный гальванометр, который состоит из неподвижной катушки с током и подвижного магнита.
- Тангенциальный гальванометр, работающий при помощи компаса, предназначенного для сравнения магнитного поля, которое создается неизвестным током, с магнитным полем Земли.
- Электродинамический гальванометр, в котором в качестве неподвижного и подвижного элементов используются катушки с электрическим током.
- Вибрационный гальванометр, являющиеся разновидностью зеркальных гальванометров, у которых частота колебаний подвижных частей настроена определенную частоту.
- Тепловой гальванометр, в состав которого входит проводник с током (который становится длиннее при нагреве) и рычажная система (которая преобразует удлинение проводника).
- Апериодический гальванометр, в состав которого входят балансирующие элементы, успокоитель, арретир, пружины и разнообразные крепления.
- Зеркальный гальванометр.
Определение параметров гальванометра
Конструирование многошкальных приборов всегда начинается с выбора гальванометра. Для таких приборов, как омметр, амперметр и вольтметр считается что, чем меньше электрический ток, протекающий через гальванометр, тем более высококачественным будет сконструированный прибор. Это означает, что амперметр может измерять малые токи, омметр большие величины сопротивлений, вольтметр будет иметь высокое входное сопротивление.
Вольтметр – это электрический измерительный прибор, предназначенный для измерения электрического напряжения на полюсах источника тока и каком-нибудь участке электрической цепи.
Для расчета многошкальных приборов необходимо знать значение электрического тока, который проходит через гальванометр при полном отклонении стрелки, а также сопротивление рамки гальванометра. Сначала устанавливается наличие в гальванометре дополнительных шунтов или добавочных сопротивлений. Если таковые присутствуют, то они отсоединяются. После этого можно использовать схему определения электрического тока полного отклонения стрелки и сопротивление рамки гальванометра. Пример данной схемы изображен на рисунке ниже.
Рисунок 1. Схема. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
Для увеличения точности измерений электродвижущая сила выбирается малой. Подбор сопротивления гальванометра необходимо начинать с большого сопротивления (от 0,5 мгОм), для предотвращения его порчи, постепенно снижая его до значения, которое соответствует отклонению стрелки прибора до середины шкалы. После этого сопротивление уменьшается для значения, при котором стрелка гальванометр отклоняется на всю шкалу.
Измерение величин вышеперечисленных величин проводится максимальной точно. Зная данные величины можно определить сопротивление рамки гальванометра и полный электрический ток отклонения стрелки по следующим формулам:
$ Ri = R1-2R2$
$Io = E / (R1-R2)$
где: Ri - сопротивление рамки гальванометра; R1 - сопротивление, которое соответствует отклонению стрелки гальванометра до середины шкалы; R2 - сопротивление, которое соответствует отклонению стрелки гальванометр на всю шкалу; Io - полный электрический ток отклонения; Е - электродвижущая сила.
Еще одним важным параметром гальванометра является его динамическая постоянная, которая рассчитывается по следующей формуле:
$С = I/n$
где: I - электрический ток, протекающий через гальванометр; n - смещения стрелки гальванометра, которое соответствует силе тока, протекающего через гальванометр.
Еще одним важным параметром гальванометра является чувствительность по току, которая может быть рассчитана по следующей формуле:
$S = n/I$
