Принцип работы гальванометра

ГАЛЬВАНО́МЕТР

ГАЛЬВАНО́МЕТР - изображение 1 - изображение 1

ЗЕРКАЛЬНЫЙ ГАЛЬВАНОМЕТР МАГНИТОЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ - фото 2 - изображение 2

Рис. А. В. Щербакова Зеркальный гальванометр: 1 – осветитель (лампа); 2 – шкала; 3 – корпус гальванометра; 4 – зеркальце.

ГАЛЬВАНО́МЕТР (от галь­ва­но… и ...метр), вы­со­ко­чув­ст­ви­тель­ный элек­тро­из­ме­рит. при­бор для об­на­ру­же­ния (ре­ги­ст­ра­ции) и из­ме­ре­ния ма­лых элек­трич. то­ков, на­пря­же­ний и ко­ли­че­ст­ва элек­три­че­ст­ва; ис­поль­зу­ет­ся так­же в ка­че­ст­ве ука­за­те­ля от­сут­ст­вия то­ка или на­пря­же­ния (нуль-ин­ди­ка­то­ра) в це­пях по­сто­ян­но­го и пе­ре­мен­но­го то­ка. Пер­вые Г. по­сто­ян­но­го то­ка, соз­дан­ные в 1820-х гг., со­стоя­ли из маг­нит­ной стрел­ки, под­ве­шен­ной на тон­кой ни­ти и по­мещён­ной внут­ри не­под­виж­ной ка­туш­ки из про­во­ло­ки. По­яв­ле­ние то­ка в ка­туш­ке вы­зы­ва­ет от­кло­не­ние стрел­ки от пер­во­на­чаль­но­го по­ло­же­ния, в то вре­мя как в от­сут­ст­вии то­ка стрел­ка ус­та­нав­ли­ва­ет­ся по маг­нит­но­му ме­ри­диа­ну дан­но­го мес­та. В 19 в. бы­ло раз­ра­бо­та­но боль­шое чис­ло кон­ст­рук­тив­ных раз­но­вид­но­стей Г. разл. сис­тем, в т. ч. Г. с под­виж­ной ка­туш­кой, в ко­то­рых по­движ­ным эле­мен­том слу­жит про­вод­ник с то­ком (обыч­но в ви­де про­во­лоч­ной рам­ки или пет­ли), по­ме­щён­ный в по­ле по­сто­ян­но­го маг­ни­та (см. Маг­ни­то­элек­три­че­ский из­ме­ри­тель­ный при­бор).

Боль­шин­ст­во Г. от­но­сит­ся к при­бо­рам маг­ни­то­элек­трич. сис­те­мы. В це­пях по­сто­ян­но­го то­ка обыч­но ис­поль­зу­ют­ся Г. с под­виж­ной рам­кой – пе­ре­нос­ные с кре­п­ле­ни­ем рам­ки на рас­тяж­ках, со встро­ен­ной шка­лой и стре­лоч­ным или све­то­вым ука­за­те­лем и ста­цио­нар­ные, ус­та­нав­ли­вае­мые по уров­ню, с ук­ре­п­лён­ным на рам­ке ми­ниа­тюр­ным зер­каль­цем, имею­щие вы­нос­ную шка­лу (что обес­пе­чи­ва­ет бо­лее вы­со­кую чув­ст­ви­тель­ность) и све­то­вой ука­за­тель (зер­каль­ные Г.). Об уг­ло­вом пе­ре­ме­ще­нии рам­ки в та­ких Г. (рис.) су­дят по от­кло­не­нию на шка­ле све­то­во­го лу­ча, от­ра­жён­но­го от зер­каль­ца. Обыч­ные ра­моч­ные Г. при­ме­ня­ют­ся гл. обр. в ка­че­ст­ве нуль-ин­ди­ка­то­ров, а так­же при ла­бо­ра­тор­ных из­ме­ре­ни­ях ма­лых то­ков (до 10–11 А) и на­пря­же­ний (до 10–8 В). Для из­ме­ре­ния ко­ли­че­ст­ва элек­три­че­ст­ва, пе­ре­но­си­мо­го ко­рот­ки­ми им­пуль­са­ми элек­трич. то­ка, слу­жат бал­ли­сти­че­ские Г. с уве­ли­чен­ным мо­мен­том инер­ции по­движ­ной рам­ки (при этом пе­ри­од собств. ко­ле­ба­ний рам­ки T0 уве­ли­чи­ва­ет­ся до 15–20 с). При дли­тель­но­сти им­пуль­са то­ка ме­нее 0,1 Т0 пер­вое наи­боль­шее от­кло­не­ние ука­за­те­ля по­сле про­те­ка­ния то­ка (бал­ли­стич. от­брос) про­пор­цио­наль­но ко­ли­че­ст­ву элек­три­че­ст­ва, про­шед­ше­го че­рез рам­ку. Це­на де­ле­ния шка­лы наи­бо­лее чув­ст­вит. бал­ли­стич. Г. со­став­ля­ет 10–9 Кл. Бал­ли­стич. Г. ис­поль­зу­ют­ся, напр., для из­ме­ре­ния из­ме­няю­щих­ся маг­нит­ных по­то­ков (см. Маг­нит­ные из­ме­ре­ния).

В ка­че­ст­ве нуль-ин­ди­ка­то­ров в це­пях пе­ре­мен­но­го то­ка в диа­па­зо­не час­тот от 30 до 100 Гц ис­поль­зу­ют виб­ра­ци­он­ные Г. Под­виж­ная часть та­ко­го Г. со­сто­ит из ук­ре­п­лён­ных на рас­тяж­ках ма­лень­ко­го по­сто­ян­но­го маг­ни­та и зер­каль­ца. Под­виж­ный маг­нит по­ме­ща­ет­ся ме­ж­ду по­лю­са­ми вспо­мо­гат. по­сто­ян­но­го маг­ни­та в по­ле элек­тро­маг­ни­та, по об­мот­ке ко­то­ро­го про­те­ка­ет вход­ной ток Г. Под дей­ст­ви­ем пе­ре­мен­но­го маг­нит­но­го по­ля под­виж­ный маг­нит (вме­сте с зер­каль­цем) ко­леб­лет­ся, при­чём ам­пли­ту­да ко­ле­ба­ний за­ви­сит не толь­ко от зна­че­ния то­ка, но и от его час­то­ты. При ра­вен­ст­ве этой час­то­ты час­то­те собств. ко­ле­ба­ний под­виж­ной час­ти (ре­зо­нанс­ный ре­жим) ам­пли­ту­да ко­ле­ба­ний мак­си­маль­на; при этом мак­си­маль­на и ши­ри­на све­то­вой по­ло­сы, соз­да­вае­мой от­ра­жён­ным от зер­каль­ца лу­чом све­та, на шка­ле Г. Це­на де­ле­ния шка­лы виб­рац. Г. со­став­ля­ет при­мер­но 10–7 А по то­ку и 10–5 В по на­пря­же­нию.

См. так­же Ам­пер­метр и Вольт­метр.

ЗЕРКАЛЬНЫЙ ГАЛЬВАНОМЕТР МАГНИТОЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ

Опишите устройство принцип действия и назначение гальванометров - фотография 3 - изображение 3

12

Гальванометр - фотография 4 - изображение 4

Устройство и принцип действия. Для измерения малых значений токов (10-11 А) и напряжений (порядка 10-8В) используются приборы, называемые гальванометрами. Ввиду высокой чувствительности гальванометрa вращающий и противодействующий моменты в них ничтожно малы. Поэтому при анализе работы гальванометра нельзя пренебрегать ни трением, ни тормозящими силами. Измерение силы тока с помощью гальванометра основано на наблюдении угла поворота рамки. Этот угол обычно мал, поэтому приходится прибегать к искусственным оптическим приемам его опреде­ления. Наиболее распространенным является метод зеркального отсчета (рис.6). Луч света от осветителя падает на зеркальце, связанное с рамкой через нить подвеса, и после отражения падает на прозрачную шкалу, образуя на ней световой "зайчик". При повороте рамки с зеркальцем на угол

Амперметры, вольтметры, гальванометры - фото 5 - изображение 5

луч света поворачивается на угол 2

Что такое Гальванометр - изображение 6 - изображение 6

, а зайчик смещается на n делений шкалы. Величина угла поворота

Гальванометр в Энциклопедическом словаре: - фотография 7 - изображение 7

находится в зависимости от расстояния зеркальца до шкалы и от числа делений n отсчитанных по шкале смещения "зайчика". При малых углах поворота можно считать, что

Значение слова Гальванометр по словарю медицинских терминов: - фото 8 - изображение 8

=

Значение слова Гальванометр по словарю Ушакова: - фото 9 - изображение 9

, т.е. угол поворота рамки гальванометра прямо пропорционален числу делений шкалы n , на которое сместился ″зайчик″ Осветительное устройство, благодаря специальной оптической системе, обеспечивает изображение светового "зайчика" на шкале в виде светового круга или квадрата с линией в центре.

Уравнение движения рамки гальванометра. При отсутствии тока врамке плоскость ее витков расположена параллельно силовым линиям магнитного поля магнита. При протекании тока по ней возникает магнитное поле, вектор магнитной индукции которого перпендикулярен плоскости витков рамки. В результате взаимодействия: магнитных полей к рамке будет приложена пара сил Ампера, стремящаяся повернуть рамку перпендикулярно силовым линиям поля магнита. Вращающий момент пары сил равен

вр=

Значение слова Гальванометр по словарю Брокгауза и Ефрона: - фото 10 - изображение 10

,

где N - число витков в рамке; в B- вектор магнитной идукции поля магнита; S - площадь витка рамка; I - сила тока в рамке. Вращающему моменту Мвр будет противодействовать упругий момент кручения Мупр , возникающий в нити подвеса при повороте рамки на угол

Определение слова «Гальванометр» по БСЭ: - фото 11 - изображение 11

по закону Гука:

упр= -D

D

Кроме этих двух моментов на рамку с током будет действовать тормозящий момент Мтр, , обусловленный электромагнитным торможением и сопротивлением воздуха. Сопротивлением воздуха можно пренебречь. Электромагнитное торможение является следствием того, что в рамке во время ее движения индуцируется ток с направлением, противоположным основному току в рамке. Вследствие взаимодействия индукционного тока и магнитного поля магнита возникает тормозящий момент Мтр , который определяется по формуле

Принцип работы гальванометра - фотография 12 - изображение 12

индNBS ,

где =Iинд- величина индукционного тока, возникающего в цепи гальванометра, рамка которого замкнута на некоторое внешнее сопротивление Rвн ; Rg- сопротивление рамки гальванометра; угловая скорость ее вращения.

Принцип работы гальванометра - изображение 13 - изображение 13

тр=

Коэффициент

Принцип работы гальванометра - фотография 14 - изображение 14

называется коэффициентом электромагнитного торможения. Поскольку величины B, S, N и RG постоянны для данного гальванометра, тормозящий момент Мтр определяется величиной сопротивления внешней цепи Rвн . Чем больше сопротивление внешней цепи гальванометра, тем меньше торможение рамки. Очевидно, наибольшее торможение будет при Rвн =0, то есть при коротком замыкании рамки. Это используется для так называемого демпфирования рамки, т.е. для быстрого ее успокоения. Наименьшее торможение будет при Rвн =∞, что соответствует разомкнутой цепи гальванометра. Разомкнув цепь гальванометра, можно заставить рамку совершать свободные колебания. Согласно второму закону механики для вращательного движения уравнение движения рамки гальванометра запишется в общем виде так:

Принцип работы гальванометра - фотография 15 - изображение 15

,

или

Принцип работы гальванометра - фотография 16 - изображение 16

,

Принцип работы гальванометра - фотография 17 - изображение 17

Принцип работы гальванометра - изображение 18 - изображение 18

как функцию времени, иначе говоря, установить характер движения рамки гальванометра, или характер режима его работы.

Параметры гальванометра

Динамическая постоянная:

Принцип работы гальванометра - фотография 19 - изображение 19

, где I - величина тока, протекающего через гальванометр; - расстояние между шкалой и зеркальцем прибора; n-смещение светового указателя по шкале, со­ответствующее силе тока I .

Динамическая постоянная прибора численно выражает величину тока, которая соответствует смещению светового указателя на I мм при расстоянии

Принцип работы гальванометра - изображение 20 - изображение 20

=1 м между. шкалой и зеркальцем прибора.

Чувствительность прибора к току:

Принцип работы гальванометра - изображение 21 - изображение 21

, т.е. величина, обратная динамической постоянной прибора. Численно она выражает смещение светового указателя прибора в делениях шкалы, соответствующее току единичной величины (1А, 1mА или 1

Принцип работы гальванометра - изображение 22 - изображение 22

А), при рас­стоянии между шкалой и зеркальцем прибора

Принцип работы гальванометра - фотография 23 - изображение 23

= I м.

Критическое сопротивление прибора. Характер движения рамки гальванометра зависит от величины электромагнитного торможения, обусловленного взаимодействием индукционного тока, который возникает в обмотке рамки при ее движении, и магнитного поля магнита. Величина электромагнитного торможения зависит от полного сопротивления цели гальванометра R=RG+Rвн.

Существует такое значение полного сопротивления, которое называется критическим сопротивлением, а режим, соответствующий этому сопротивлению- критическим. При критическом режиме работы прибора рамка его подходит к положению равновесия, не переходя через него, за кратчайшее время.

Отношение коэффициента электромагнитного торможения Р при не­котором сопротивлении R к коэффициенту электромагнитного торможения Ркр при критическом сопротивлении дает величину

Принцип работы гальванометра - фотография 24 - изображение 24

степень успокоения.

При значении >1, что соответствует величине R меньше критического, устанавливается так называемый апериодический режим работы гальванометра. Он отличается от критического режима большим временем подхода рамки к положению равновесия.

Если

Принцип работы гальванометра - фото 25 - изображение 25

< 1 , что соответствует значению R. больше критического, то имеет место колебательный. (периодический) режим работы гальванометра. При этом режиме рамка, направляясь к нулевому положению равновесия, по инерции пройдет это положение и займет его лишь после нескольких колебаний.

Период свободных колебаний подвижной системы гальванометра Т0 определяется опытным путем, как период колебаний в режиме свободного движения подвижной части при разомкнутой цепи гальванометра. Электромагнитное торможение при этом практически отсутствует, так как Rвн→∞. Благодаря сопротивлению воздуха свободные колебания будут затухающие. Время, в течение которого рамка прибора дважды проходит положение равновесия в одном и том же направлении при свободных колебаниях, называется периодом свободных колебаний подвижной системы гальванометра. применяется для измерения количества электричества. протекающего по цепи за промежуток времени, небольшой по сравнению с периодом собственных колебаний рамки. Кратковременные токи имеют место в схемах при разряде конденсатора или быстром изменении магнитного потока. Баллистический

Принцип работы гальванометра - изображение 26 - изображение 26

изменении магнитного потока. Баллистический гальванометр отличается от обычного гальванометра магнитоэлектрической системы только большим моментом инерции I подвижной части прибора, а сле­довательно, большим периодом собственных колебаний. Для увеличения момента инерции рамки к ней прикрепляются дополнительные нагрузки. Если время протекания тока I через рамку гальванометра

Принцип работы гальванометра - изображение 27 - изображение 27

, то прошедший заряд

Принцип работы гальванометра - изображение 28 - изображение 28

~Мвр t , т.е. пропорционален импульсу момента сил, действующих при этом на рамку. Из законов механики следует, что

Рис.7

этот импульс равен приращению момента количества движения рамки т.е. Мвр t=( ), где угловая скорость вращения, приобретенная рамкой к концу времени t; I - момент инерции рамки.

и начинает закручивать нить. При этом совершается работа против сил упругости, и через некоторое время рамка останавливается, повернувшись на некоторый угол . В этот момент вся кинетическая энергия, накопленная при толчке, перейдет в потенциальную энергию деформации нити, т.е.

где К= - коэффициент упругости нити. Из последовательных соотношений ~ ~ ~ ~ следует, что прошедший заряд q прямо пропорционален максимальному смещению светового указателя гальванометра, измеренному в миллиметрах шкалы, которая отстоит от зеркальца подвижной части на расстоянии I м:q= . Коэффициент пропорциональности между ^ q и nmaxтической постоянной гальванометра и обычно имеет порядок 10-9

Принцип работы гальванометра - изображение 29 - изображение 29

.

Баллистическая постоянная численно равна тому количеству электричества, которое протекает через гальванометр, вызывая смещение "зайчика" на единицу длины при расстоянии от зеркальца до шкалы 1м.

12

2016-09-031051

Опишите устройство принцип действия и назначение гальванометров

Принцип работы гальванометра - изображение 30 - изображение 30

Утверждаю                     

Зам.директора по УР     

_______Орлова В.Я      

 «___» ___________ 2018г.    

ОТВЕТЫ НА  ВОПРОСЫДЛЯ КВАЛИФИКАЦИОННОГО ЭКЗАМЕНА

на присвоение рабочей профессии «Слесарь по контрольно-измерительным приборам и автоматике, 3 –его разряда »

Опишите устройство принцип действия и назначение амперметров

Амперметр это измерительный прибор для определения силы тока, измеряемой в амперах. В соответствии с возможностями прибора, его шкала имеет градуировку, обозначающую микроамперы, миллиамперы, амперы или килоамперы. Для проведения измерений, производится последовательное включение амперметра в электрическую цепь с тем участком, где необходимо измерить силу тока. Чтобы увеличить пределы измерений, производится включение амперметра через шунт или трансформатор.

Виды амперметров По своему действию все амперметры разделяются на электромагнитные, магнитоэлектрические, тепловые, электродинамические, детекторные, индукционные, фото- и термоэлектрические. Все они предназначены для измерения силы постоянного или переменного тока. Среди них, наиболее чувствительными и точными, являются электродинамические и магнитоэлектрические амперметры.

Устройство амперметра В состав электродинамического амперметра входят подвижная и неподвижная катушки, соединенные последовательно или параллельно. Токи, проходящие через катушки, взаимодействуют между собой, в результате чего происходит отклонение подвижной катушки, с которой соединяется стрелка. При включении в электрический контур, осуществляется последовательное соединение амперметра с нагрузкой. В случае большой силы тока или высокого напряжения, соединение производится через трансформатор.

Принцип работы Упрощенная классическая схема амперметра работает следующим образом. Параллельно с постоянным магнитом на оси кронштейна устанавливается стальной якорь со стрелкой. Постоянный магнит, воздействуя на якорь, придает ему магнитные свойства. При этом, расположение якоря проходит вдоль силовых линий, которые также проходят вдоль магнита. Такое положения якоря соответствует нулевому положению стрелки на шкале прибора.

При прохождении тока батареи или генератора по шине, вокруг нее происходит возникновение магнитного потока. Его силовые линии в месте нахождения якоря, перпендикулярны с силовыми линиями в постоянном магните. Создаваемый электрическим током магнитный поток, воздействует на якорь, стремящийся к повороту на 90 градусов. Повернуться относительно исходного положения ему мешает поток, образующийся в постоянном магните. От того, какой величины и направления электрический ток, проходящий по шине, зависит степень взаимодействия двух магнитных потоков. На такую же величину происходит и отклонение стрелки по шкале, от нулевого деления

Опишите устройство принцип действия и назначение вольтметров

Вольтметр предназначается для измерения напряжения или электродвижущей силы (ЭДС) на участках электрических цепей. Подключение прибора к нагрузке производится параллельно.Вольтметры классифицируют следующим образом.

1) По принципу действия вольтметры бывают электромеханические (чаще всего встречаются магнитоэлектрические и электромагнитные) и электронные (цифровые и аналоговые).

2) По назначению – импульсные, постоянного и переменного тока и другие.

3) По способу применения: щитовые (встроенные) и переносные.

Электромеханические вольтметры имеют стрелку, которая закреплена на рамке с обмоткой. Рамка насаживается на ось с постоянным магнитом. При подаче напряжение создается электромагнитное поле. В результате его взаимодействия с полем постоянного магнита, рамка начинает отклоняться вместе со стрелкой, которая указывает на шкалу.

Электронные вольтметры могут быть аналоговыми или полностью электронными. Аналоговые внешне напоминают механические. Оснащаются также стрелкой, которая указывает на шкалу. Внутри них имеется компактная система преобразования входного напряжение в постоянное. Благодаря этому колебания стрелки исключаются. Специальный детектор в зависимости от уровня напряжения отклоняет стрелку под определенным углом, который соответствует измеренному напряжению цепи

Опишите устройство принцип действия и назначение гальванометров

Гальванометр представляет собой высокочувствительный электроизмерительный прибор, назначение которого – измерение силы постоянного электрического тока очень небольшой величины. В отличие от микроамперметра, также измеряющего довольно малые токи, шкалу гальванометра, кроме единиц электрического тока, нередко градуируют и в других электрических величинах. Например, это могут быть милливольты или что-то другое. Часто разметка шкалы гальванометра может быть выполнена весьма условно.

Основными элементами конструкции гальванометров, используемых в настоящее время, являются:

● постоянный магнит;

● поворачивающаяся катушка (обмотка);

● указательная стрелка;

● возвратная пружина.

В магнитное поле постоянного магнита помещается обмотка с прикреплённой на ней указательной стрелкой. В исходном состоянии обмотка со стрелкой находятся в нулевом положении благодаря удерживающей пружине.

При прохождении постоянного тока через обмотку, в ней появляется магнитное поле, которое начинает взаимодействовать с полем магнита. В результате этого взаимодействия катушка вместе со стрелкой отклоняется, тем самым сигнализируя о протекании электрического тока.

При исчезновении электрического тока пропадает магнитное поле катушки и под действием возвратной пружины катушка со стрелкой возвращаются в начальное положение. Таким образом, становится визуально понятно, что электрический ток в цепи отсутствует.

Гальванометр

Принцип работы гальванометра - фотография 31 - изображение 31

(от Гальвано... и ...метр

высокочувствительный электроизмерительный прибор, реагирующий на весьма малую силу тока или напряжение. Наиболее часто Г. используют в качестве нуль-индикаторов, т. е. устройств для индикации отсутствия тока или напряжения в электрической цепи. Применяют Г. и для измерений малых силы тока и напряжения, определив предварительно постоянную прибора (цену деления шкалы). Различают Г. постоянного и переменного тока. Первые Г. постоянного тока были созданы в 20-х годах 19 в. и по принципу действия являлись приборами магнитоэлектрической системы (см. Магнитоэлектрический прибор измерительный). Они состояли из магнитной стрелки, подвешенной на тонкой нити и помещенной внутри катушки из проволоки. При отсутствии тока в катушке стрелка устанавливается по магнитному меридиану данного места. Появление тока вызывает отклонение стрелки от первоначального положения. В 19 в. было создано много конструктивных разновидностей Г. с подвижной магнитной стрелкой и они широко применялись при научных исследованиях электромагнитных явлений. Так, например, в 1886 Г. Кольрауш, пользуясь таким Г., определил с высокой точностью электрохимический эквивалент серебра.

В 1881 французский учёный Ж. А. д'Арсонваль создал Г. с подвижной катушкой, в котором подвижным элементом служил проводник с током, помещенный в поле постоянного магнита. В зависимости от конструкции подвижной части такие Г. подразделяют на Г. рамочные (подвижная часть — рамка с несколькими витками проволоки), петлевые (подвижная часть — петля из одного витка проволоки) и струнные (подвижная часть — провод, натянутый как струна). В качестве примера на рис. 1 показано устройство рамочного Г. В поле постоянного магнита 1 расположена рамка 2, на оси которой укреплена стрелка-указатель 3. Протекающий по виткам рамки ток взаимодействует с полем постоянного магнита и создаёт вращающий момент, вызывающий поворот подвижной части и соответственно перемещение стрелки относительно шкалы. Для повышения чувствительности Г. на подвижной части вместо стрелки указателя укрепляют миниатюрное зеркальце оптического отсчётного устройства. На рис. 2 показан зеркальный Г. с оптическим устройством. Луч света от осветителя 1 падает на зеркальце 3 и, отражаясь от него, попадает на шкалу 4. Шкалу устанавливают на расстоянии 1,5—2 м от Г., поэтому даже весьма малые угловые перемещения зеркальца вызывают заметные отклонения светового пятна на шкале от его нулевого положения. Разновидностью являются Г. со световым отсчётом, у которых осветитель и шкала размещены в одном корпусе с механизмом Г. В этом случае для получения достаточной длины светового луча применяют многократное отражение его от нескольких неподвижных зеркал.

При прохождении по обмотке Г. кратковременного импульса тока получается баллистический отброс подвижной части из нулевого положения с последующим возвращением к нему после нескольких колебаний. Если длительность импульса значительно меньше периода собственных колебаний подвижной части, то первое наибольшее отклонение указателя пропорционально количеству электричества, перенесённого импульсом. Для измерения количества электричества при сравнительно продолжительных импульсах изготовляют Г. баллистические, у которых момент инерции подвижной части значительно больше, чем у обычных Г. С помощью баллистических Г. можно измерять количество электричества при импульсах продолжительностью до 2 сек.

Для обнаружения малых значений силы переменного тока или напряжений применяют Г. вибрационные переменного тока и с преобразователями переменного тока в постоянный. Вибрационные Г. по принципу действия идентичны Г. постоянного тока и отличаются от них только тем, что имеют очень малый момент инерции подвижной части. Устройство вибрационного Г. с подвижным магнитом показано на рис. 3. Подвижная пластинка 3 из магнитомягкой стали помещается между полюсами постоянного магнита 1 в поле электромагнита 2 (между полюсами n и m). Пластинка 3 укрепляется вместе с маленьким зеркальцем на бронзовой ленточке. Измеряемый переменный ток, проходя по обмотке 5 электромагнита 2, создаёт переменное магнитное поле, накладывающееся на постоянное поле постоянного магнита 1. Результирующее магнитное поле меняет своё направление с частотой переменного тока и вызывает колебания пластинки 3; при этом чёткое изображение на шкале 7 световой щели 6 размывается в световую полоску. Ширина полоски пропорциональна силе переменного тока в обмотке электромагнита 2. Чувствительность вибрационного Г. получается максимальной, когда частота собственных колебаний подвижной части Г. равна частоте переменного тока, поэтому все вибрационные Г. имеют приспособления для изменения частоты собственных колебаний в целях настройки подвижной части в резонанс с исследуемым переменным током. Вибрационные Г. изготовляются для работы при частотах не свыше 5 кгц.

Термогальванометр — Г. переменного тока с термопреобразователем, имеющий механизм магнитоэлектрического Г. с подвижной рамкой в виде одного витка. Половины этого витка выполнены из различных металлов и образуют термопару (См. Термопара). Вблизи одного из спаев расположен нагреватель, к которому подводят измеряемый переменный ток. Возникающий в рамке термоток отклоняет её от нулевого положения. Этот Г. может применяться для работы при частотах свыше 5 кгц.

Основной характеристикой Г. является чувствительность или величина, ей обратная, — постоянная Г. Современные Г. постоянного тока серийного производства позволяют обнаруживать токи силой около 5·10-11 а и напряжения порядка 5·10-8 в. Постоянные вибрационных Г. переменного тока имеют порядок 1·10-1 а/деление.

Лит.: Черданцева З. В., Электрические измерения, 3 изд., М. — Л., 1933; Карандеев К. Б., Гальванометры постоянного тока, Львов, 1957; Арутюнов В. О., Электрические измерительные приборы и измерения, М., 1958.

Н. Г. Вострокнутов.

Принцип работы гальванометра - изображение 32 - изображение 32

Рис. 1. Рамочный гальванометр: 1 — постоянный магнит; 2 — рамка; 3 — стрелка-указатель; 4 — выводы рамки; 5 — шкала.

Принцип работы гальванометра - изображение 33 - изображение 33

Рис. 2. Зеркальный гальванометр: 1 — осветитель (лампа); 2 — гальванометр; 3 — зеркальце; 4 — шкала.

Принцип работы гальванометра - фотография 34 - изображение 34

Рис. 3. Вибрационный гальванометр: 1 — постоянный магнит; 2 — электромагнит; 3 — подвижная пластинка; 4 — бронзовая ленточка; 5 — обмотка для измеряемого тока; 6 — щель оптической системы; 7 — шкала.

Большая советская энциклопедия

Амперметры, вольтметры, гальванометры

Принцип работы гальванометра - изображение 35 - изображение 35

Амперметрами называются приборы, служащие для измерения силы тока. При измерениях амперметр включают в цепь последовательно, т.е. так, чтобы весь измеряемый ток проходил через амперметр (рис.1), поэтому амперметры должны иметь малое сопротивление, чтобы включение их не изменяло заметно величины тока в цепи.

Принцип работы гальванометра - фото 36 - изображение 36

Слабые токи измеряются обычно магнитоэлектрическими амперметрами более высокой чувствительности. Такие приборы называются миллиампер-метрами (токи до 10-3А) и микро-амперметрами (токи до 10-8 А).

Вольтметрами называют приборы, служащие для измерения напряжения. При измерениях вольтметр включают параллельно тому участку цепи, на концах которого хотят измерить разность потенциалов (рис.1). Для того, чтобы включение вольтметра не изменяло заметно режима цепи, сопротивление вольтметра должно быть очень велико по сравнению с сопротивлением R участка цепи МN.

Гальванометрами называют чувствительные приборы, служащие для измерения весьма малых токов, напряжений и количества электричества (соответственно меньше 10 А, В, Кл).

Что такое Гальванометр

Принцип работы гальванометра - фото 37 - изображение 37

Гальванометр — Прибор для измерения слабого электрического тока и напряжения.

Гальванометр в Энциклопедическом словаре:

Гальванометр — (от гальвано… и …метр) — высокочувствительныйэлектроизмерительный прибор для измерения весьма малых токов, напряжений иколичеств электричества. Наиболее часто используется в качестве указателя(нуль-индикатора) отсутствия тока (или напряжения) в диагонали мостовойизмерительной цепи при ее уравновешивании.

Значение слова Гальванометр по словарю медицинских терминов:

гальванометр (гальвано- греч. metreo измерять) — прибор для измерения малых величин силы или напряжения электрического тока. Г. входят в состав многих приборов медицинского назначения.

Значение слова Гальванометр по словарю Ушакова:

ГАЛЬВАНОМЕТР, гальванометра, м. (физ.). Физический прибор для измерения гальванического или вообще слабого электрического тока, основанный на магнитных свойствах тока.

Значение слова Гальванометр по словарю Брокгауза и Ефрона:

Гальванометр — прибор для измерения силы гальванического или вообще электрического тока, основанный на наблюдении магнитных действий, производимых этим током. В 1820 г. датский ученый Эрстед (Oersted) впервые обнаружил влияние проволоки, соединяющей два полюса батареи из двадцати элементов (медь, цинк и подкисленная серной и азотной кислотами вода), на положение магнитной стрелки, находящейся поблизости от этой проволоки. Под влиянием особого электрического процесса, происходящего при этом в проволоке, процесса, названного Эрстедом "conflictus electricus" и только затем уже Ампером названного "электрическим током" (le courant &eacute. lectrique), магнитная стрелка отклоняется из положения своего равновесия в магнитном меридиане и устанавливается в новом положении, составляющем с первоначальным тем больший угол, чем ближе стрелка к проволоке и чем меньший угол образует направление последней с осью стрелки в её неотклоненном положении. Сочинение Эрстеда помечено 20 июля 1820 г. Меньше чем через два месяца после этого (18 сентября и затем 25 сентября) Ампер представил уже во французскую академию результаты своих исследований, в которых не только обстоятельно проверил и изучил факт, найденный Эрстедом, но и показал существование целого ряда новых явлений: действие проводника с током на другой проводник с током, действие земли на проводник с током и, наконец, действие на последний магнита. При этом Ампер дал и теорию всех открытых им и Эрстедом явлений, рассматривая магнит как собрание весьма малых замкнутых токов, окружающих частицы железа. В своем сочинении, содержащем описание опытов над подобными действиями тока, Ампер дает легко запоминаемое правило, по которому для всякого данного случая является возможным определить направление отклонения магнитной стрелки от действия тока: для наблюдателя, вообразившего себя расположенным по направлению тока так, что ток идет от ног к голове, и смотрящим на северный конец стрелки, отклонение этого конца представляется всегда влево. Ампер предложил назвать прибор, основанный на этом действии тока и способный указывать направление тока и его силу, — гальванометром. Но гальванометр Ампера не составляет еще отдельного прибора. Продолговатый гальванический элемент, расположенный своей длиной приблизительно в магнитном меридиане с магнитной стрелкой над ним, или часть проволоки, идущей от полюса элемента к другому его полюсу, протянутая горизонтально над стрелкой или под ней — вот, по Амперу, гальванометр. Первый прибор гальванометр (точнее — гальваноскоп), или, как его назвали в то время, мультипликатор, был устроен в том же году (1820) Швейгером. Мультипликатор Швейгера в первоначальном виде представлял собой один незамкнутый оборот проволоки вокруг магнитной стрелки, помещенный в вертикальной плоскости так, что стрелка приходилась в плоскости этого оборота. Концы проволоки вводились в цепь тока, и затем наблюдалось отклонение стрелки от действия этого тока. Впоследствии Швейгер и независимо от него Поггендорф устроили мультипликатор, обнаруживавший более слабые токи. Такой мультипликатор состоял из катушки тонкой изолированной проволоки, правильно намотанной на особой деревянной рамке и помещенной плоскостями своих оборотов вертикально. в середине внутри катушки находилась магнитная стрелка, подвешенная на шелковинке. Позже стали употреблять в этих приборах астатическую систему магнитных стрелок. Астатическая система — это две почти одинаковые магнитные стрелки, расположенные параллельно на некотором расстоянии одна над другой и обращенные противоположными полюсами в одну сторону. Обе стрелки скреплены вместе при помощи вертикальной проволочки. Они подвешиваются на шелковинке так, что нижняя стрелка приходится внутри катушки мультипликатора, верхняя над ней. При прохождении по катушке тока обе стрелки испытывают действие тока в одну сторону, земля же, как магнит, действует на ту и другую стрелку прямо противоположно. Таким образом, при употреблении подобной системы двух стрелок при увеличенном отклоняющем действии тока противоположное действие земного магнетизма, стремящееся возвратить эти стрелки в первоначальное их положение, получается значительно ослабленным. вследствие этого астатическая система стрелок является более чувствительной к току, чем одна магнитная стрелка. В мультипликаторе катушка может поворачиваться около вертикальной оси, что представляется нужным для градуирования этого прибора, т. е. для определения значения показаний его. Отклонение стрелок из их первоначального положения при прохождении тока наблюдается при помощи особого горизонтального кружка, разделенного на градусы. Первый гальванометр, при посредстве которого сила тока непосредственно измерялась по углу производимого им отклонения магнитной стрелки, а именно сила тока была пропорциональна тангенсу этого угла, — был устроен в 1833 г. профессором Гельсингфорского университета Нервандером. Катушка, по которой проходил ток в этом гальванометре, была намотана на низеньком вертикальном цилиндре с сечением в виде круга, причем проволока шла параллельно хордам на основаниях цилиндра и параллельно оси на его боковой поверхности. Магнитная стрелка, подвешенная на шелковинке, помещалась в середине этого цилиндра. Сам цилиндр с оборотами проволоки устанавливался плоскостями этих оборотов в магнитном меридиане. Нервандер нашел из опытов, что тангенс угла отклонения стрелки прямо пропорционален силе тока, проходящего через прибор, когда отклонение не превосходило известного для каждого экземпляра прибора предела. Позднее Нервандер устроил другого вида гальванометр. В этом гальванометре на магнитную стрелку действовала катушка, приготовленная на горизонтальном цилиндре и помещенная под стрелкой перпендикулярно магнитному меридиану. Употребляемые в настоящее время гальванометры можно разделить на три группы: 1) гальванометры для точного определения силы тока в абсолютных единицах, а также для сравнения между собой не очень малой силы токов. 2) гальванометры для обнаруживания и сравнения между собой очень слабых токов, и 3) Г. технические. В основе определения силы тока при помощи гальванометра лежит закон действия элемента проводника с проходящим по нему током на магнитный полюс — закон, впервые сформулированный в 1828 г. Ампером после опытов Био и Савара над взаимодействием токов и магнитов. Закон Ампера заключается в следующем. Всякий элемент проводника с током действует на магнитный полюс по направлению нормали к плоскости, проходящей через полюс и элемент проводника с силою: f = [k·ids·m·sin(r,ds)]/r2, где i — сила тока в проводнике, выраженная в произвольной единице, m — количество магнетизма в полюсе, также в произвольной единице, r — расстояние между элементом проводника ds и полюсом, (r, ds) — угол, составляемый линией r с элементом ds, и k — коэффициент, зависящий от выбранных единиц для силы тока, магнетизма и расстояния. Принимая для меры количества магнетизма абсолютную электромагнитную единицу, для единицы силы — дин и для единицы длины — сантиметр и полагая k = 1, получаем силу тока, выраженную в абсолютной электромагнитной единице (см. Единицы мер). Пользуясь законом Ампера, легко определить действие, испытываемое полюсом магнитной стрелки от тока, проходящего по вертикальному круговому проводнику или по катушке, плоскости оборотов которой вертикальны и для которой известны число и размеры отдельных оборотов. С другой стороны, нетрудно найти действие земного магнетизма на этот полюс, когда под влиянием тока магнитная стрелка отклонится от своего положения в магнитном меридиане и образует своей осью некоторый угол с направлением последнего. При равновесии в новом положении стрелки отклоняющее действие тока и противоположное действие на нее земного магнетизма должны быть равны друг другу. Из этого равенства двух подобных действий на полюс стрелки и получается возможность числового определения силы тока, произведшей отклонение стрелки. В наиболее простом случае, когда проводник, по которому идет ток, имеет форму круга, плоскость которого совпадает с плоскостью магнитного меридиана и радиус равен R, магнитная же стрелка очень короткая (по крайней мере в 10 — 12 раз меньше диаметра круга) и помещена в середине кругового проводника, то при отклонении магнитной стрелки от магнитного меридиана на угол &#945., полюс этой стрелки испытывает от тока действие, под влиянием которого стрелка стремится отклоняться дальше, равное: (2 &#960. /R)(micos &#945.), и тот же полюс при этом испытывает действие земного магнетизма, возвращающего стрелку назад в магнитный меридиан, равное Hmsin &#945.. здесь H — горизонтальная составляющая силы земного магнетизма (см. Земной магнетизм), m — количество магнетизма в полюсе стрелки. Итак, для равновесия необходимо: (2 &#960. /R)(micos &#945.)=Hmsin &#945. откуда i = (R/2 &#960.)Htg &#945. (1). Зная радиус кругового проводника R, определив предварительно опытом H и наблюдая угол отклонения магнитной стрелки &#945., мы вычисляем по этой формуле силу тока i в абсолютных единицах. Устроенный согласно сказанному Г. называется абсолютным Г. В таких абсолютных Г., как и в Г. второй группы, магнит обычно подвешивается на коконовой нити, отклонение же его наблюдается при посредстве соединенного с магнитом легкого зеркальца, которое или отражает на горизонтальную шкалу пучок лучей света, или же отражает в зрительную трубу деления расположенной на некотором раcстоянии перед ним горизонтальной шкалы (см. Измерение углов, способ Гаусса-Поггендорфа). Абсолютный Г. был устроен Вебером, который первый начал измерять силу тока в абсолютных единицах. Для измерения более слабых токов вместо одного оборота проволоки употребляют иногда в абсолютных Г. несколько оборотов. Г., предназначаемые для сравнения токов, обычно устраиваются с катушкой, составленной из большого или малого числа оборотов, причем эти обороты располагаются в несколько слоев. Для токов достаточно сильных катушка изготавливается из толстой проволоки и число оборотов берется не особенно большое, для токов же более слабых катушка делается из тонкой проволоки и число оборотов в ней берется большое. В первом случае сопротивление Г. может быть малое, во втором — большое. Не зная точно размеров и положения оборотов, нельзя вычислить и действие, испытываемое полюсом магнита от тока, проходящего по катушке. это действие, однако, во всяком случае пропорционально силе тока, как это следует из закона Ампера. Если катушка расположена своими оборотами в магнитном меридиане, стрелка же магнитная очень коротка и находится в центре этой катушки, то при отклонении этой стрелки от магнитного меридиана на угол &#945. будет также: Gimcos &#945. = Hmsin &#945., где G — величина, определяющаяся размерами и формой катушки. это постоянная гальванометра. Из приведенной формулы имеем: i = (H/G)tg &#945. = Ctg &#945. (2), т. е. сила тока пропорциональна тангенсу угла отклонения стрелки. Такой Г. назван Пулье тангенс-буссолью. Обычно опытом определяют величину коэффициента С (переводный множитель), наблюдая одновременно угол отклонения &#945. в Г. и измеряя силу тока в абсолютных единицах при помощи вольтметра. Зная С , очевидно, возможно вычислять по углу &#945. силу тока в абсолютных единицах. В прежнее время довольно часто употребляли другой прием измерения тока. При отклонении стрелки от магнитного меридиана поворачивали за стрелкой около вертикальной оси катушку гальванометра до тех пор, пока снова стрелка не приходилась в плоскости оборотов катушки. Если назовем замеченный при этом угол поворота катушки через &#946., то при равновесии стрелки, отклоненной также на угол &#946., будет: Gim = Hmsin &#946. , откуда, окончательно, i = С sin &#946. (3). Такой Г ., в котором, следовательно, возможно определить угол поворота катушки, носит название cинуc-буссоли (Пулье). Применение синус-буссоли возможно лишь до известной силы тока. Выгода этого метода та, что при нем нет надобности брать стрелку очень короткой. Формула 3 справедлива при любой длине стрелки, формула же 2 относится лишь к случаю очень короткой стрелки. Фигура 1-я (таблица Гальванометры) изображает весьма удобную форму Г. Этот Г. может употребляться и как тангенс-буссоль, и как синус-буссоль. Г. этот — конструкции Сименса. ГАЛЬВАНОМЕТРЫ [Объяснения см. в тексте] Фигура 2-ая таблицы представляет гальванометр Видемана, относящийся ко 2-й группе. В этом гальванометре ток проходит по двум катушкам, расстояние которых до магнита может изменяться. катушки передвигаются на салазках. Магнит в форме кольца (А) подвешен вместе с зеркальцем (m) на коконовой нити (f изображено отдельно, налево). Магнит находится в углублении, сделанном в шаре из красной меди (s). Присутствие около магнита массы хорошо проводящего металла имеет назначение успокаивать колебания магнита действием развивающихся в металле при движении магнита индукционных токов. При подобных "успокоителях", имеющих форму шара, и при магнитах наподобие колокола со срезанными двумя боками в гальванометрах Сименса достигается то, что приведенный в движение магнит сразу устанавливается в определенном положении, не совершая около него колебаний. Такие гальванометры называются апериодическими. В гальванометре Видемана и других подобных отклонение магнита наблюдается при посредстве соединенного с магнитом зеркальца. Вычисление показало, что гальванометр будет более чувствителен, т. е. будет в состоянии обнаруживать более слабые токи, когда размеры его катушки невелики и когда, самое главное, магнит весьма близок к оборотам катушки. Фигура 3-я таблицы изображает весьма чувствительный астатический гальванометр Томсона, удовлетворяющий сказанным условиям. В этом гальванометре две пары катушек очень тонкой проволоки и с большим числом оборотов. Одна пара катушек внизу, другая пара наверху. На алюминиевой проволочке, подвешенной на короткой коконовой нити, укреплена астатическая система магнитов. В этой системе две отдельные системы маленьких магнитиков, изготовляемых из очень коротких стальных пружинок. В каждой такой системе 3 или 4 магнитика обращены одноименными полюсами в одну сторону. Магнитики одной системы полюсами своими расположены противоположно магнитикам другой системы. Каждая такая система находится в отверстии, имеющемся в центре двух сложенных вместе катушек. Одна система магнитиков (на фиг. верхняя) прикреплена к задней стороне легкого зеркальца. Благодаря астатической системе магнитиков действие земного магнетизма на все магниты значительно ослабляется. Еще более можно ослабить действие земного магнетизма, помещая соответственным образом наверху гальванометра магнит. Этот магнит (астазирующий) можно опускать или поднимать, через что изменяется его влияние на подвешенную систему, т. е. увеличивается или уменьшается чувствительность гальванометра. В гальванометре Томсона возможно ток пропускать по катушкам так, что обе пары катушек действуют в одну сторону на находящиеся внутри их магнитики. Возможно и иное пользование таким гальванометром: пропускают один ток по одной паре катушек (например, нижней), другой по другой паре (верхней), причем действие этих пар катушек на их магнитики будет прямо противоположно. В таком виде употребляемый гальванометр называется дифференциальным. Гальванометр Видемана также возможно употреблять как дифференциальный. Астатический гальванометр Томсона — очень чувствительный прибор. С подобным гальванометром, сопротивление четырех последовательно соединенных катушек которого около 5000 Ом, возможно мерить ток силой в 0,00000000002 Ампера. Ныне изготавливаются такого же типа гальванометры, сопротивление катушек которых равняется 100000 и более Ом. Эти гальванометры обнаруживают токи еще более слабые. При измерении кратковременных токов (индукционных) в гальванометре приходится наблюдать лишь угол, на который током отбрасывается магнит. Теория показывает, что сила такого тока (точнее — количество протекшего через гальванометр электричества) пропорциональна sin(&#952./2), где &#952. — угол, на который отброшен магнит. Для большего удобства в наблюдении угла отбрасывания магнита последний, т. е. магнит, берут в таком случае тяжелым. Подобный гальванометр называется баллистическим. Кроме различных видоизменений описанных гальванометров, употребляются еще для измерения не очень слабых токов гальванометры, устроенные по идее Гогена, в которых тангенс угла отклонения магнита много ближе к пропорциональности силы тока, чем в обыкновенных тангенс-гальванометрах, когда длина магнита взята не очень малая по сравнению с радиусом оборотов обмотки. В гальванометрах Гогена обмотка из изолированной проволоки накладывается на поверхности усеченного конуса плоскостями оборотов перпендикулярно к оси его, магнитная же стрелка своей серединой помещается в вершине такого конуса. сам конус имеет радиус основания в 2 раза больше его высоты. Как показывает вычисление, при такой форме катушки, производящей отклонение магнитной стрелки, длина стрелки имеет меньшее значение на зависимость между силой тока (i) и тангенсом угла (&#945.) отклонения стрелки, почему закон тангенсов, т. е. i = Ctg &#945., представляется в данном случае более строгим, чем при обыкновенной цилиндрической катушке. Оставляя в стороне описание других типов гальванометров, употреблявшихся прежде, да еще отчасти и теперь употребляемых на практике, например, в телеграфии, основанных, главным образом, на уравновешивании действия тока на магнит действием на него силы тяжести (таков, например, употребляемый в аудиториях гальванометр Бурбуза, напоминающий весы, или вертикальный телеграфный гальванометр), перейдем к рассмотрению современных технических гальванометров, показывающих непосредственно силы токов в амперах и называющихся амперметрами или, более кратко, амметрами. Обыкновенные гальванометры, в которых отклоненный магнит стремится вернуться в определенное положение под влиянием силы земного магнетизма, непригодны на практике в помещениях, в которых находятся динамо-машины. Электромагниты этих машин сильно действуют на положение магнита гальванометра даже при значительном удалении последнего от них. Вследствие этого нужны приборы, построенные на другом принципе. Существующие в настоящее время амметры можно разделить на несколько отдельных категорий. К первой категории можно отнести те амметры, в которых ток, проходящий по катушке, состоящей из большего или меньшего числа оборотов проволоки, смотря по силам тока, для измерения которых предназначается прибор, действует на намагниченную стрелку (или на систему из нескольких намагниченных стрелок), вращающуюся на оси и находящуюся между полюсами сильного постоянного подковообразного магнита. Магнитное поле, существующее между полюсами такого магнита, действует на стрелку, стремясь установить ее по направлению линий сил, т. е. по направлению линии, соединяющей полюса магнита. Катушка, окружающая собой стрелку, помещается так, что ток, напротив, стремится установить стрелку перпендикулярно к этому направлению. При различных силах тока (между известными пределами для каждого прибора) стрелка будет устанавливаться в подобном магнитном поле под углом к направлению линий сил тем большим, чем больше сила проходящего по катушке тока. Положение стрелки определяется указателем, соединенным с ней и вращающимся над шкалой, деления которой расположены по дуге круга. Пропуская одновременно различной силы ток через амметр и вольтметр, определяют по вольтметру в амперах значения делений шкалы, т. е. градуируют амметр. В таких приборах стрелка обычно железная. Она намагничивается действием самого магнитного поля, т. е. подковообразным магнитом. При употреблении сильного подковообразного магнита его действие на стрелку настолько велико, что влияние на нее даже вблизи стоящей динамо-машины оказывается вполне незаметным. Такой тип гальванометра, или амперметра, был впервые придуман Марселем-Депре. На фиг. 5 изображен подобного типа амметр, устраиваемый ныне механиком Карпантье. В этом амметре, как видно на рисунке, изображающем внутренность прибора, употребляются два подковообразных магнита, помещенные так, что их одноименные полюса находятся рядом. Недостаток амметров этой категории тот, что со временем изменяется степень намагничивания магнитов и потому без новой градуировки показания прибора делаются неверными. Амметры второй категории основаны на свойстве катушки, по которой проходит ток, втягивать внутрь себя железный стержень или железную трубку. Это втяжение, если только железо до насыщения намагничивается током наиболее слабым из тех, которые должны измеряться данным прибором, будет происходить с силой, пропорциональной силе тока, проходящего по катушке. В приборах этой категории сила втяжения внутрь катушки железной тонкой трубки определяется или растяжением спиральной пружины, поддерживающей трубку (амметр Кольрауша), или вращением свободного конца свернутой по винтовой линии металлической узкой ленты (амметр Айртона и Перри). Амметры третьей категории основаны на повороте действием проходящего по катушке тока эксцентрично помещенного внутри этой катушки железного незамкнутого кольца или иной формы искривленного тонкого железа. Противодействие току оказывает в этих приборах тяжесть вращающейся части. Фигура 7 показывает внешний вид одного из этой категории амметра. Фиг. 6 изображает на подобном же принципе устроенный вольтметр. Амметры второй и третьей категорий могут служить для измерения силы токов как постоянного направления, так и переменного. Для токов переменного направления устраиваются еще амметры, основанные на удлинении проволоки вследствие нагревания её от проходящего по ней тока. В. Томсон устроил амметр (нормальный), основанный на взаимодействии проводников с токами. На особом коромысле весов укреплена катушка, под ней помещается другая, неподвижная. Сила тока определяется величиной притяжения первой катушки второю, когда через обе эти катушки проходит ток. Притяжение же измеряется кручением проволоки, удерживающей коромысло. Для различной силы токов назначаются различные подобные амметры-весы. Существующие амметры соответствуют токам всевозможной силы. Есть амметры, измеряющие тысячные доли ампера (миллиамперы), но есть амметры, при посредстве которых возможно определять и тысячи ампер. Заслуживает внимания в виду большего своего удобства особого типа гальванометр-амметр устроенный Дарсонвалем. Фиг. 4 изображает этот прибор. В гальванометре Дарсонваля, в противоположность обыкновенным гальванометрам, магнит неподвижен, катушка же, по которой проходит исследуемый ток, может поворачиваться около вертикальной оси. Стальной подковообразный магнит (А) укреплен вертикально. между полюсными частями этого магнита находится железный цилиндр (b), поддерживаемый особой стойкой. Этот цилиндр имеет назначение увеличивать напряжение магнитного поля между полюсными поверхностями магнита (см. Магнитное поле). Цилиндр В окружен четырехугольной рамкой (С), составленной из оборотов проволоки. Эта рамка поддерживается двумя вертикальными, натянутыми тонкими проволоками, с которыми соединены концы проволоки рамки. Ток, вступая в один из зажимов (показанных на рисунке внизу на деревянном основании прибора), через нижнюю вертикальную проволоку входит в рамку, из неё в верхнюю вертикальную проволоку и затем через медную стойку в другой зажим. При прохождении тока по оборотам рамки магнит стремится повернуть эту рамку и установить ее плоскостями оборотов перпендикулярно линии, соединяющей полюса магнита. Этому повороту противодействует происходящее при этом закручивание двух проволок, к которым прикреплена рамка. Поворот рамки происходит тем больший, чем больше сила тока, проходящего по рамке. Этот поворот рамки наблюдается или при помощи зеркальца (показанного на рисунке), соединенного с рамкой, или при помощи указателя, также соединенного с рамкой, и особой шкалы в виде дуги круга. На показания этого гальванометра, как на показания амметров, не оказывает влияния близость магнитов или электромагнитов. И. Боргман.

Определение слова «Гальванометр» по БСЭ:

Гальванометр (от Гальвано... и…метрвысокочувствительный электроизмерительный прибор, реагирующий на весьма малую силу тока или напряжение. Наиболее часто Г. используют в качестве нуль-индикаторов, т. е. устройств для индикации отсутствия тока или напряжения в электрической цепи. Применяют Г. и для измерений малых силы тока и напряжения, определив предварительно постоянную прибора (цену деления шкалы). Различают Г. постоянного и переменного тока. Первые Г. постоянного тока были созданы в 20-х годах 19 в. и по принципу действия являлись приборами магнитоэлектрической системы (см. Магнитоэлектрический прибор измерительный). Они состояли из магнитной стрелки, подвешенной на тонкой нити и помещенной внутри катушки из проволоки. При отсутствии тока в катушке стрелка устанавливается по магнитному меридиану данного места. Появление тока вызывает отклонение стрелки от первоначального положения. В 19 в. было создано много конструктивных разновидностей Г. с подвижной магнитной стрелкой и они широко применялись при научных исследованиях электромагнитных явлений. Так, например, в 1886 Г. Кольрауш, пользуясь таким Г., определил с высокой точностью электрохимический эквивалент серебра.В 1881 французский учёный Ж. А. дАрсонваль создал Г. с подвижной катушкой, в котором подвижным элементом служил проводник с током, помещенный в поле постоянного магнита. В зависимости от конструкции подвижной части такие Г. подразделяют на Г. рамочные (подвижная часть — рамка с несколькими витками проволоки), петлевые (подвижная часть — петля из одного витка проволоки) и струнные (подвижная часть — провод, натянутый как струна). В качестве примера на рис. 1 показано устройство рамочного Г. В поле постоянного магнита 1 расположена рамка 2, на оси которой укреплена стрелка-указатель 3. Протекающий по виткам рамки ток взаимодействует с полем постоянного магнита и создаёт вращающий момент, вызывающий поворот подвижной части и соответственно перемещение стрелки относительно шкалы.Для повышения чувствительности Г. на подвижной части вместо стрелки указателя укрепляют миниатюрное зеркальце оптического отсчётного устройства. На рис. 2 показан зеркальный Г. с оптическим устройством. Луч света от осветителя 1 падает на зеркальце 3 и, отражаясь от него, попадает на шкалу 4. Шкалу устанавливают на расстоянии 1,5-2 м от Г., поэтому даже весьма малые угловые перемещения зеркальца вызывают заметные отклонения светового пятна на шкале от его нулевого положения. Разновидностью являются Г. со световым отсчётом, у которых осветитель и шкала размещены в одном корпусе с механизмом Г. В этом случае для получения достаточной длины светового луча применяют многократное отражение его от нескольких неподвижных зеркал.При прохождении по обмотке Г. кратковременного импульса тока получается баллистический отброс подвижной части из нулевого положения с последующим возвращением к нему после нескольких колебаний. Если длительность импульса значительно меньше периода собственных колебаний подвижной части, то первое наибольшее отклонение указателя пропорционально количеству электричества, перенесённого импульсом. Для измерения количества электричества при сравнительно продолжительных импульсах изготовляют Г. баллистические, у которых момент инерции подвижной части значительно больше, чем у обычных Г. С помощью баллистических Г. можно измерять количество электричества при импульсах продолжительностью до 2 сек.Для обнаружения малых значений силы переменного тока или напряжений применяют Г. вибрационные переменного тока и с преобразователями переменного тока в постоянный. Вибрационные Г. по принципу действия идентичны Г. постоянного тока и отличаются от них только тем, что имеют очень малый момент инерции подвижной части. Устройство вибрационного Г. с подвижным магнитом показано на рис. 3. Подвижная пластинка 3 из магнитомягкой стали помещается между полюсами постоянного магнита 1 в поле электромагнита 2 (между полюсами n и m).Пластинка 3 укрепляется вместе с маленьким зеркальцем на бронзовой ленточке. Измеряемый переменный ток, проходя по обмотке 5 электромагнита 2, создаёт переменное магнитное поле, накладывающееся на постоянное поле постоянного магнита 1. Результирующее магнитное поле меняет своё направление с частотой переменного тока и вызывает колебания пластинки 3. при этом чёткое изображение на шкале 7 световой щели 6 размывается в световую полоску. Ширина полоски пропорциональна силе переменного тока в обмотке электромагнита 2. Чувствительность вибрационного Г. получается максимальной, когда частота собственных колебаний подвижной части Г. равна частоте переменного тока, поэтому все вибрационные Г. имеют приспособления для изменения частоты собственных колебаний в целях настройки подвижной части в резонанс с исследуемым переменным током. Вибрационные Г. изготовляются для работы при частотах не свыше 5 кгц.Термогальванометр — Г. переменного тока с термопреобразователем, имеющий механизм магнитоэлектрического Г. с подвижной рамкой в виде одного витка. Половины этого витка выполнены из различных металлов и образуют термопару. Вблизи одного из спаев расположен нагреватель, к которому подводят измеряемый переменный ток. Возникающий в рамке термоток отклоняет её от нулевого положения. Этот Г. может применяться для работы при частотах свыше 5 кгц.Основной характеристикой Г. является чувствительность или величина, ей обратная, — постоянная Г. Современные Г. постоянного тока серийного производства позволяют обнаруживать токи силой около 5·10&minus.11 а и напряжения порядка 5·10&minus.8 в.Постоянные вибрационных Г. переменного тока имеют порядок 1·10&minus.1 а/деление.Лит.: Черданцева З. В., Электрические измерения, 3 изд., М. — Л., 1933. Карандеев К. Б., Гальванометры постоянного тока, Львов, 1957. Арутюнов В. О., Электрические измерительные приборы и измерения, М., 1958.Н. Г. Вострокнутов.Рис. 1. Рамочный гальванометр: 1 — постоянный магнит. 2 — рамка. 3 — стрелка-указатель. 4 — выводы рамки. 5 — шкала.Рис. 2. Зеркальный гальванометр: 1 — осветитель (лампа). 2 — гальванометр. 3 — зеркальце. 4 — шкала.Рис. 3. Вибрационный гальванометр: 1 — постоянный магнит. 2 — электромагнит. 3 — подвижная пластинка. 4 — бронзовая ленточка. 5 — обмотка для измеряемого тока. 6 — щель оптической системы. 7 — шкала.

Принцип работы гальванометра - изображение 38 - изображение 38

Источники:

Понравилась статья? Расскажите друзьям:
Оцените статью, для нас это очень важно:
Проголосовавших: 1 чел.
Средний рейтинг: 5 из 5.

Оставить комментарий:

Отправить

Полезные сервисы:

Опрос: Насколько Вам помогла информация на нашем сайте? (Кол-во голосов: 193)
Сразу все понял
Не до конца понял
Пришлось перечитывать несколько раз
Вообще не понял
Как я сюда попал?
Чтобы проголосовать, кликните на нужный вариант ответа. Результаты