Bijušo galvanometru Johans Šveigers ieviesa 1820. gadā. Ierīces izstrādi veica arī Andrē Marī Ampere. Iepriekšējie dizaini pastiprināja magnētiskā lauka iedarbību, ko strāva attīstīja, izmantojot daudzus stiepļu pagriezienus. Tātad šīs ierīces sauca arī par reizinātājiem, jo to gandrīz līdzīgā uzbūve. Bet termins galvanometrs 1836. gadā tā bija populārāka. Tad pēc daudziem uzlabojumiem un progresijām sāka darboties dažāda veida galvanometri. Un viens veids ir “Ballistic Galvanometer”. Šajā rakstā ir skaidri izskaidrots tā darbības princips, uzbūve, pielietojums un priekšrocības.
Kas ir ballistiskais galvanometrs?
Ballistiskais galvanometrs ir ierīce, ko izmanto, lai novērtētu lādiņa plūsmas daudzumu, kas veidojas no magnētiskās plūsmas. Šī ierīce ir sava veida jutīgs galvanometrs, ko sauc arī par spoguļa galvanometru. Atšķirībā no vispārējā mērīšanas galvanometra veida ierīces kustīgā daļa satur vairāk inerciāla momenta, tāpēc tā nodrošina ilgu svārstību laiku. Tas patiesi darbojas kā integrators, kas aprēķina no tā izstumto maksu. Tas var būt kā kustīgs magnēts vai kā kustīga spole.
Darba princips
Princips aiz darbojas ballistiskais galvanometrs ir tas, ka tas mēra lādiņa daudzumu, kas plūst pāri magnētiskajai spolei, kur tas sāk spoles kustību. Ja spolei ir lādiņa plūsma, tas nodrošina strāva vērtību griezes momenta dēļ, kas rodas spolē, un šis attīstītais griezes moments darbojas īsāku laika periodu.
Ballistiskā galvanometra konstrukcija
Laika un griezes momenta rezultāts rada spolei spēku, un tad spole iegūst rotējošu kustību. Kad spoles sākuma kinētiskā enerģija tiks pilnībā izmantota darbībai, spole sāks nokļūt faktiskajā stāvoklī. Tātad spole šūpojas magnētiskajā arēnā, un novirze tiek norādīta uz leju, kur var izmērīt lādiņu. Tātad ierīces princips galvenokārt ir atkarīgs no spoles novirzes, kurai ir tieša saistība ar caur to plūstošā lādiņa daudzumu.
Ballistiskā galvanometra konstrukcija
Balistiskā galvanometra konstrukcija ir tāda pati kā kustīgā spoles galvanometra, un tajā ir divas īpašības, ja tās ir:
- Ierīcei ir nenomāktas svārstības
- Tam ir arī ārkārtīgi minimāls elektromagnētisks amortizācija
Balistiskais galvanometrs ir komplektā ar vara stiepli, kur tas tiek velmēts pa ierīces nevadošo rāmi. Fosfora bronza galvanometrā aptur spoli, kas atrodas starp magnētiskajiem poliem. Magnētiskās plūsmas uzlabošanai dzelzs kodols tiek ievietots spoles iekšpusē.
Spoles apakšējā daļa ir savienota ar atsperi, kur tā nodrošina spoles atjaunošanas griezes momentu. Kad visā ballistiskajā galvanometrā ir lādiņa plūsma, tad spole iegūst kustību un attīsta impulsu. Spoles impulsam ir tieša saistība ar lādiņa plūsmu. Precīzs ierīces rādījums tiek sasniegts, ieviešot spoli, kas notur palielinātu inerces momentu.
Inerces moments nozīmē, ka ķermenis ir pretrunā ar leņķisko kustību. Kad spolē ir palielināts inerces moments, tad svārstības būs vairāk. Tātad šī precīzā lasījuma dēļ var sasniegt.
Detalizēta teorija
Detalizētu ballistiskā galvanometra teoriju var izskaidrot ar šādiem vienādojumiem. Apsverot šo piemēru, teoriju var zināt.
Apskatīsim taisnstūra formas spoli, kurai ir ‘N’ pagriezienu skaits un kura tiek turēta nemainīgā magnētiskajā laukā. Spolei garums un platums ir “l” un “b”. Tātad, spoles laukums ir
A = l × b
Kad spolei ir strāvas plūsma, uz to tiek izveidots griezes moments. Lielums griezes moments dod τ = NiBA
Pieņemsim, ka strāvas plūsma pāri spolei katram minimālajam laika periodam ir dt, un tāpēc strāvas izmaiņas tiek attēlotas kā
τ dt = NiBA dt
Kad “t” sekunžu laikā visā spolē ir strāvas plūsma, vērtība tiek attēlota kā
ʃ0tτ dt = NBA ʃ0tidt = NBAq
kur ‘q’ ir kopējais lādiņa daudzums, kas plūst pāri spolei. Spolei pastāvošais inerciālais moments tiek parādīts kā ‘I’ un spoles leņķiskais ātrums ir parādīts kā ‘ω’. Zemāk izteiksme nodrošina spoles leņķisko impulsu, un tas ir lω. Tas ir līdzīgs spiedienam, kas tiek piemērots spolei. Reizinot iepriekš minētos divus vienādojumus, mēs iegūstam
lw = NBAq
Kinētiskajai enerģijai pāri spolei būs novirze ‘ϴ’ leņķī, un novirze tiks atjaunota, izmantojot atsperi. To pārstāv
Griezes momenta vērtības atjaunošana = (1/2) cϴdivi
Kinētiskās enerģijas vērtība = (1/2) lwdivi
Tā kā spoles atjaunojošais griezes moments ir līdzīgs novirzei
(1/2) cϴdivi= (1/2) lwdivi
cϴdivi= lwdivi
Arī periodiskās spoles svārstības ir parādītas zemāk
T = 2∏√ (l / c)
Tdivi= (4∏divil / c)
(T.divi/ 4∏divi) = (l / c)
(cTdivi/ 4∏divi) = l
Visbeidzot, (ctϴ / 2∏) = lw = NBAq
q = (ctϴ) / NBA2∏
q = [(ct) / NBA2∏] * ϴ)
Pieņemsim, ka k = [(ct) / NBA2∏
Tad q = k ϴ
Tātad ‘k’ ir ballistiskā galvanometra konstante.
Galvanometra kalibrēšana
Galvanometra kalibrēšana ir pieeja ierīces nemainīgās vērtības noteikšanai, izmantojot dažas praktiskas metodikas. Šeit ir divas ballistiskā galvanometra metodes un tās ir
- Caur a kondensators
- Caur savstarpēju induktivitāti
Kalibrēšana, izmantojot kondensatoru
Balistiskā galvanometra konstante ir zināma ar kondensatora uzlādes un izlādes vērtībām. Zemāk ballistiskā galvanometra diagramma izmantojot kondensatoru, tiek parādīta šīs metodes konstrukcija.
Kalibrēšana, izmantojot kondensatoru
Konstrukcija ir iekļauta ar nezināmu elektromotora spēku ‘E’ un polu slēdzi ‘S’. Kad slēdzis tiek savienots ar otro spaili, kondensators pāriet uzlādes stāvoklī. Tādā pašā veidā, kad slēdzis tiek savienots ar pirmo spaili, tad kondensators pārvietojas izlādes stāvoklī, izmantojot rezistoru ‘R’, kas ir virknē savienots ar galvanometru. Šī izlāde izraisa spoles novirzi ‘ϴ’ leņķī. Izmantojot šo formulu, var zināt galvanometra konstanti un tā ir
Kq = (Q / ϴ1) = CE / ϴ1 mēra kulonās uz radiānu.
Kalibrēšana, izmantojot savstarpējo induktivitāti
Šai metodei ir nepieciešamas primārās un sekundārās spoles, un galvanometri nemainīgi aprēķina savstarpējo induktivitāte no spolēm. Pirmā spole tiek aktivizēta caur zināmo sprieguma avotu. Savstarpējās induktivitātes dēļ pašreizējā attīstība ir otrā ķēde, un to izmanto galvanometra kalibrēšanai.
Kalibrēšana, izmantojot savstarpēju indukciju
Ballistiskā galvanometra pielietojums
Daži no pieteikumiem ir:
- Nodarbināts vadības sistēmās
- Izmanto lāzera displejos un lāzergravējumos
- Izmanto fotorezistoru mērījumu pārzināšanai filmu kameru mērīšanas metodē.
Tātad, tas viss attiecas uz detalizētu ballistiskā galvanometra koncepciju. Tas skaidri izskaidro ierīces darbību, uzbūvi, kalibrēšanu, lietojumus un diagrammu. Svarīgāk ir arī zināt, kādi veidi ir ballistiskajā galvanometrā un ballistiskā galvanometra priekšrocības ?
