Ballisztikus galvanométer

Az oldal jelenlegi verzióját még nem ellenőrizték tapasztalt hozzászólók, és jelentősen eltérhet a 2016. november 27-én felülvizsgált verziótól ; az ellenőrzéshez 1 szerkesztés szükséges .

A ballisztikus galvanométer az áramkörön áthaladó villamos energia mennyiségének mérésére szolgál rövid távú áramimpulzusokkal. A készülék mozgatható része egy téglalap alakú keret, amelyre vékony szigetelt huzal van feltekerve, egy mágnes pólusai közé rugalmas menetre függesztve, ahol forgási oszcillációkat tud végrehajtani.

A ballisztikus galvanométer abban különbözik a szokásostól, hogy mozgó részének tehetetlenségi nyomatéka speciálisan megnő. Ezt úgy érik el, hogy a galvanométer keretére egy üreges lágyvas hengert rögzítenek. A keret tehetetlenségi nyomatékának növelésével ez a henger nagymértékben megnöveli a keret természetes torziós periódusát. $J$

A mágneses térben áramló hurokra egy pillanatnyi erő hat

${\vec {M}}=\left[{\vec {p}}\times {\vec {B}}\right]$ ,

hol a keret mágneses momentuma, a keret területe, a mágneses mező indukciója , amelybe a keretet elhelyezték, az áramerősség, a töltés mennyisége, amely időben áthaladt a kereten . ${\vec {p}}=IS{\vec {n}}$ $S$ $B$ $I={\frac {dq}{dt))$ $dq$ $dt$

Ez az erőnyomaték szöggyorsulást kölcsönöz a keretnek

${\vec {\varepsilon }}={\frac {d{\vec {w}}}{dt}}.$

A forgó mozgásdinamika egyenletéből

${\vec {M}}=J{\vec {\varepsilon )),$

vagy

${\frac {dq}{dt}}SB=J{\frac {dw}{dt)),$

ezt követi

$dq={\frac {J}{SB}}dw,$

vagy

$w={\frac {qSB}{J}}.$

Ez azt jelenti, hogy a galvanométeren gyorsan áthaladó töltés lendületet ad a keretnek, és ezzel a töltéssel arányos szögsebességet ad. Továbbá rezgések keletkeznek, amelyek során a kinetikus energia a rugalmas alakváltozás energiájává alakul át , ahol a vázat rögzítő rugalmas menet torziós együtthatója. $w$ ${\frac {Jw^{2}}{2}}$ ${\frac {k\alpha ^{2}}{2}}$ $k$

Ebből látható, hogy az elhajlási szög arányos a kezdeti szögsebességgel , és így a kereten áthaladó teljes töltéssel:

$\alpha =w{\sqrt {\frac {J}{k}}}={\frac {qSB}{\sqrt {Jk}}}.$

vádat fejez ki,

$q={\frac {\alpha {\sqrt {Jk}}}{SB}}$

Így egy ballisztikus galvanométer képes mérni a galvanométer keretén áthaladó töltést.

Használja webmérőként

A ballisztikus galvanométer használható weberméterként (azaz a mágneses fluxus mérésére zárt vezetőn, például tekercsen keresztül), ehhez a ballisztikus galvanométer érintkezőihez egy induktív tekercs csatlakozik , amely mágneses mezőbe van helyezve . Ha ezt követően a tekercset élesen eltávolítják a mágneses térből, vagy elforgatják úgy, hogy a tekercs tengelye merőleges legyen az erővonalakra, akkor a tekercsen áthaladó töltés mérhető az elektromágneses indukció miatt . mert a mágneses fluxus változása arányos az áthaladt töltéssel, a galvanométer megfelelő kalibrálásával meg lehet határozni a fluxus változását webersben , ahol a mágneses fluxus az áramerősség . ${\frac {d\Phi }{dt}}=IR\rightarrow d\Phi =dqR$ $\Phi$ $I={\frac {dq}{dt))$

Használd teslamerként

Mivel a mágneses fluxus lineárisan összefügg a mágneses indukció nagyságával, a weberméter kalibrálása után a tekercs induktivitásának figyelembevételével lehetőség nyílik a minta mágneses terének indukciójának mérésére (például állandó mágnessel). ).