Galvanometru balistic

Versiunea actuală a paginii nu a fost încă revizuită de colaboratori experimentați și poate diferi semnificativ de versiunea revizuită pe 27 noiembrie 2016; verificarea necesită 1 editare .

Un galvanometru balistic este conceput pentru a măsura cantitatea de electricitate care trece printr-un circuit cu impulsuri de curent de scurtă durată. Partea mobilă a dispozitivului este un cadru dreptunghiular cu un fir subțire izolat înfășurat în jurul său, suspendat pe un fir elastic între polii unui magnet, unde poate efectua oscilații de rotație.

Galvanometrul balistic diferă de cel obișnuit prin faptul că momentul de inerție al părții sale mobile este sporit în mod special. Acest lucru se realizează prin atașarea unui cilindru gol din fier moale la cadrul galvanometrului . Prin creșterea momentului de inerție al cadrului, acest cilindru mărește mult perioada naturală de torsiune a cadrului. $J$

Un moment de forță acționează asupra unei bucle cu curent într-un câmp magnetic

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

unde este momentul magnetic al cadrului, este aria cadrului, este inducția câmpului magnetic în care este plasat cadrul, este puterea curentului, este cantitatea de sarcină care a trecut prin cadru în timp . ${\vec {p}}=IS{\vec {n}}$ $S$ $B$ $I={\frac {dq}{dt)}$ $dq$ $dt$

Acest moment de forță conferă cadrului o accelerație unghiulară

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

Din ecuația dinamicii mișcării de rotație

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

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

urmează că

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

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

Aceasta înseamnă că o sarcină care a trecut rapid prin galvanometru dă impuls cadrului și îi conferă o viteză unghiulară proporțională cu această sarcină. Mai mult, apar oscilații în care energia cinetică este convertită în energia de deformare elastică , unde este coeficientul de torsiune al firului elastic pe care este fixat cadrul. $w$ ${\frac {Jw^{2}}{2}}$ ${\frac {k\alpha ^{2}}{2}}$ $k$

Din aceasta se poate observa că unghiul de deviere este proporțional cu viteza unghiulară inițială și, prin urmare, cu sarcina totală care a trecut prin cadru:

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

exprimarea acuzației,

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

Astfel, un galvanometru balistic poate măsura sarcina care a trecut prin cadrul galvanometrului.

Utilizați ca webmetru

Un galvanometru balistic poate fi folosit ca webermetru (adică se măsoară fluxul magnetic printr-un conductor închis, cum ar fi o bobină), pentru aceasta, o bobină inductivă este conectată la contactele galvanometrului balistic , care este plasat într-un câmp magnetic . Dacă după aceea bobina este îndepărtată brusc din câmpul magnetic sau rotită astfel încât axa bobinei să fie perpendiculară pe liniile de câmp, atunci sarcina care trece prin bobină poate fi măsurată datorită inducției electromagnetice . deoarece modificarea fluxului magnetic este proporțională cu sarcina trecută, prin calibrarea galvanometrului în consecință, este posibil să se determine modificarea fluxului în webers , unde este fluxul magnetic , este puterea curentului . ${\frac {d\Phi {dt}}=IR\săgeata la dreapta d\Phi =dqR$ $\Phi$ $I={\frac {dq}{dt)}$

Utilizați ca teslamer

Deoarece fluxul magnetic este legat liniar de mărimea inducției magnetice, după calibrarea webermetrului, ținând cont de inductanța bobinei, este posibil să se măsoare inducerea câmpului magnetic al probei (de exemplu, un magnet permanent). ).