Ballistisk galvanometer

Den aktuella versionen av sidan har ännu inte granskats av erfarna bidragsgivare och kan skilja sig väsentligt från versionen som granskades den 27 november 2016; verifiering kräver 1 redigering .

En ballistisk galvanometer är utformad för att mäta mängden elektricitet som passerar genom en krets med kortvariga strömpulser. Den rörliga delen av enheten är en rektangulär ram med en tunn isolerad tråd lindad runt den, upphängd på en elastisk tråd mellan polerna på en magnet, där den kan utföra rotationsoscillationer.

Den ballistiska galvanometern skiljer sig från den vanliga genom att tröghetsmomentet för dess rörliga del ökas speciellt. Detta uppnås genom att fästa en ihålig cylinder av mjukt järn på galvanometerns ram. Genom att öka ramens tröghetsmoment ökar denna cylinder avsevärt den naturliga vridningsperioden för ramen. $J$

Ett kraftmoment verkar på en slinga med ström i ett magnetfält

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

var är ramens magnetiska moment , är ramens area, är induktionen av det magnetiska fältet som ramen är placerad i, är strömstyrkan, är mängden laddning som har passerat genom ramen i tiden . ${\vec {p}}=IS{\vec {n}}$ $S$ $B$ $I={\frac {dq}{dt))$ $dq$ $dt$

Detta kraftmoment ger en vinkelacceleration till ramen

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

Från ekvationen för rotationsrörelsedynamik

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

eller

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

följer det

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

eller

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

Det betyder att en laddning som snabbt har passerat galvanometern ger impulser till ramen och ger den en vinkelhastighet proportionell mot denna laddning. Vidare uppstår svängningar där den kinetiska energin omvandlas till energin för elastisk deformation , där är torsionskoefficienten för den elastiska tråden på vilken ramen är fixerad. $w$ ${\frac {Jw^{2}}{2}}$ ${\frac {k\alpha ^{2}}{2}}$ $k$

Av detta kan man se att avböjningsvinkeln är proportionell mot den initiala vinkelhastigheten , och därmed till den totala laddningen som har passerat genom ramen:

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

uttrycker laddning,

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

En ballistisk galvanometer kan alltså mäta laddningen som passerat genom galvanometerramen.

Använd som webbmätare

En ballistisk galvanometer kan användas som webermeter (dvs mät magnetflödet genom en sluten ledare, såsom en spole), för detta kopplas en induktiv spole till kontakterna på den ballistiska galvanometern , som placeras i ett magnetfält . Om spolen därefter avlägsnas skarpt från magnetfältet eller roteras så att spolens axel är vinkelrät mot fältlinjerna, kan laddningen som passerar genom spolen mätas på grund av elektromagnetisk induktion . därför att förändringen i det magnetiska flödet är proportionell mot den passerade laddningen, genom att kalibrera galvanometern i enlighet därmed är det möjligt att bestämma förändringen i flödet i webers , där är det magnetiska flödet , är strömstyrkan . ${\frac {d\Phi }{dt}}=IR\högerpil d\Phi =dqR$ $\Phi$ $I={\frac {dq}{dt))$

Använd som en teslamer

Eftersom det magnetiska flödet är linjärt relaterat till magnituden av den magnetiska induktionen, efter kalibrering av webermetern, med hänsyn till spolens induktans, är det möjligt att mäta induktionen av provets magnetfält (till exempel en permanentmagnet ).