Wie Galvanometer funktionieren und funktionieren
Ein Galvanometer ist ein elektrisches Messgerät mit einer nicht abgestuften Skala, das eine hohe Empfindlichkeit gegenüber Strom oder Spannung aufweist. Galvanometer werden häufig als Nullindikatoren und auch zur Messung kleiner Ströme, Spannungen und Elektrizitätsmengen verwendet, wenn die Galvanometerkonstante bekannt ist.
Neben magnetoelektrischen Galvanometern gibt es noch andere Arten von Galvanometern, beispielsweise elektrostatische, sogenannte Elektrometer. Ihr Einsatz ist jedoch sehr begrenzt.
Die Hauptanforderung an Galvanometer ist eine hohe Empfindlichkeit, die vor allem durch die Reduzierung des Gegenmoments und die Verwendung eines Lichtzeigers mit großer Strahllänge erreicht wird.
Sie zeichnen sich durch ihr Design aus:
(a) tragbare Galvanometer (mit eingebauter Skala), in denen sowohl Anzeige- als auch Lichtindikatoren verwendet werden;
b) Spiegelgalvanometer mit separater Skala, die eine stationäre Niveauregulierung erfordern.
Bei tragbaren Galvanometern ist der bewegliche Teil an Drähten und bei Spiegelgalvanometern an einer Aufhängung montiert (Abb. 1).Im zweiten Fall erfolgt die Stromversorgung der Wicklung des Rahmens 1 über eine Aufhängung 2 und einen drehmomentlosen Faden 4. Zur Messung des Drehwinkels des Rahmens wird ein Spiegel 3 verwendet, auf den Licht fällt beleuchtet wird, wird ein Strahl eines speziellen Illuminators fokussiert.
Reis. 1. Das Gerät des Galvanometers an der Aufhängung
Die Konstante eines Spiegelgalvanometers dieser Bauart hängt vom Abstand zwischen Spiegel und Maßstab ab. Es wurde vereinbart, für einen Abstand von 1 m beispielsweise auszudrücken: CAz = 1,2x 10-6-6 A. A • m / mm. Geben Sie bei tragbaren Galvanometern im Reisepass den Preis der Skalenteilung an, zum Beispiel: 1 Teilung = 0,5 x 10
Die empfindlichsten modernen Spiegelgalvanometer haben einen konstanten Wert von bis zu 10-11 A-m/mm. Bei tragbaren Galvanometern beträgt die Konstante etwa 10-8 – 10-9 A/Div.
Die Norm für Galvanometer erlaubt, dass eine Konstante (oder Skalenteilung) um ± 10 % von den Angaben im Pass abweicht.
Ein wichtiges Merkmal des Galvanometers ist die Konstanz der Nullposition des Zeigers, worunter man die Nichtrückkehr des Zeigers zur Nullmarke versteht, wenn er sich sanft von der Endmarke der Skala bewegt. Nach diesem Parameter werden Galvanometer in konstante Entladungen unterteilt. Die herkömmliche Anzeige der Permanenzentladung in der Nullstellung des Zeigers des Galvanometers, bestehend aus der in einer Raute eingeschlossenen numerischen Bezeichnung der Permanenzentladung, wird beim Markieren auf die Skala des Galvanometers aufgebracht.
Reis. 2. Galvanometer
Viele Galvanometer verfügen über einen magnetischen Shunt. Durch Verstellen der Position des Shunts mit dem herausgezogenen Griff ist es möglich, den Wert der magnetischen Induktion im Arbeitsspalt zu verändern.Dadurch verändern sich die Konstante sowie eine Reihe weiterer Parameter des Galvanometers. Gemäß der Norm muss der magnetische Shunt den Gleichstrom mindestens dreimal ändern. Im Pass des Galvanometers und in seiner Kennzeichnung sind die Werte der Konstante in zwei Endstellungen des Shunts – ganz eingeschoben und ganz herausgezogen – angegeben.
Das Galvanometer muss über einen Korrektor verfügen, der den Zeiger bei Kreisdrehung auf die eine oder andere Seite der Nullmarke bewegt. Galvanometer mit beweglichem Aufhängungsteil müssen mit einer Verriegelung (Vorrichtung zur mechanischen Fixierung des beweglichen Teils) ausgestattet sein, die beispielsweise beim Tragen des Gerätes einrastet.
Aufgrund ihrer hohen Empfindlichkeit müssen Galvanometer vor Störungen geschützt werden. So werden Galvanometer vor mechanischen Stößen durch die Montage an Hauptwänden oder speziellen Sockeln, vor Kriechströmen – durch elektrostatische Abschirmung usw. – geschützt.
Die Art der Bewegung des beweglichen Teils des Galvanometers bei Messwertänderung hängt von seiner Dämpfung ab, die durch den Widerstand des externen Stromkreises bestimmt wird. Der Einfachheit halber wird dieser Widerstand beim Arbeiten mit einem Galvanometer nahe am sogenannten externen kritischen Widerstand RK gewählt, der im Pass des Galvanometers angegeben ist. Wenn das Galvanometer auf einen externen kritischen Widerstand geschlossen ist, nähert sich der Pfeil sanft und in kürzester Zeit der Gleichgewichtsposition, überschreitet diese nicht und schwankt nicht um sie herum.
Mit einem ballistischen Galvanometer können Sie kleine Strommengen (Stromimpulse) messen, die über kurze Zeiträume – Bruchteile einer Sekunde – fließen. Somit ist das ballistische Galvanometer für Pulsmessungen konzipiert.Die Theorie des ballistischen Galvanometers zeigt, dass, wenn wir davon ausgehen, dass sich das bewegliche Teil nach dem Ende des Stromimpulses in der Spule des beweglichen Rahmens zu bewegen beginnt, die im Stromkreis B fließende Elektrizitätsmenge proportional zur ersten maximalen Auslenkung ist des Zeigers α1m, also ist. Q = SatNS α1m, wobei Cb die ballistische Konstante des Galvanometers ist, ausgedrückt in Pendants pro Division.
Es ist zu beachten, dass Sb für ein bestimmtes Galvanometer nicht unverändert bleibt, sondern vom Widerstand des externen Stromkreises abhängt, der normalerweise im Rahmen experimenteller Messungen bestimmt werden muss. Die obige Annahme ist umso genauer erfüllt, je größer das Trägheitsmoment des beweglichen Teils des Galvanometers und damit die Periode der freien Schwingungen To ist. Bei ballistischen Galvanometern beträgt T0 mehrere zehn Sekunden (bei herkömmlichen Galvanometern die Einheit Sekunden). Dies wird erreicht, indem das Trägheitsmoment des beweglichen Teils des Galvanometers mit Hilfe eines zusätzlichen Teils in Form einer Scheibe erhöht wird.