Партнеры
Вход в систему
on-line
Сейчас на сайте 0 пользователей и 3 гостя.
Яндекс.Метрика

Баллистический гальванометр

рисунок Баллистический гальванометр предназначен для измерения количества электричества, проходящего через цепь при кратковременных импульсах тока. Подвижной частью прибора является прямоугольная рамка с обмоткой из тонкой изолированной проволоки, подвешенная на нити между полюсами магнита, где она может совершать крутильные колебания вокруг вертикальной оси. Возвращающий момент, стремящийся вернуть рамку в положение равновесия, создается закрученной нитью и пропорционален угловому отклонению φ. Момент инерции рамки Θ выбирают большим, чтобы период собственных колебаний ее был не меньше 10 с. При колебаниях в обмотке рамки возбуждается индукционный ток, тормозящий движение последней. Тормозящий момент должен быть пропорционален угловой скорости φ/. Для достижения этого полюсным наконечникам придают такую форму, чтобы они оканчивались цилиндрическими поверхностями, а между самими полюсами помещают цилиндр из мягкого железа (рисунок вид сверху, рамка не показана). При таком устройстве магнитные силовые линии в зазоре между полюсами магнита и цилиндром, где совершаются крутильные колебания рамки, практически радиальны.
 Вертикальные стороны рамки пересекают магнитные силовые линии, оставаясь все время перпендикулярными к ним. Вследствие этого возникающая электродвижущая сила и обусловленный ею тормозящий момент оказываются пропорциональными угловой скорости φ/. Тормозящий момент, обусловленный сопротивлением воздуха, также пропорционален φ/. Поэтому крутильные колебания рамки гальванометра будут описываться дифференциальным уравнением того же типа, что и затухающие колебания.
Допустим, что через гальванометр проходит кратковременный импульс тока I, длительность которого τ много меньше периода собственных колебаний рамки Т. Во время прохождения такого импульса можно пренебречь всеми силами, за исключением амперовых сил, действующих на рамку со стороны внешнего магнитного поля. Эти силы создают вращающий момент, пропорциональный току I, так что уравнение движения рамки может быть записано в виде
Θφ//, = kI,

где k − постоянная.
 Интегрируя по времени прохождения импульса, найдем угловую скорость рамки, которую она приобретет за это время:
φ/o = (k/Θ)∫Idt = kq/Θ,

где q − количество прошедшего электричества. За то же время массивная рамка не успеет заметно сместиться. Импульс тока действует на рамку аналогично удару молотка по массивному шару. Пренебрегая временем τ, движение рамки гальванометра можно рассматривать как свободное затухающее колебание при начальных условиях
φ = 0, φ/o = kq/Θ.

Амплитуда, а с ней и максимальное отклонение φмакс (отброс гальванометра) пропорциональны φ/o независимо от того, будет ли режим колебательным или апериодическим. Таким образом, отброс гальванометра связан с количеством прошедшего электричества соотношением
q = Bφmax,

где В − постоянная, называемая баллистической постоянной гальванометра. Она измеряется экспериментально. Для этого достаточно разрядить через гальванометр конденсатор известной емкости, заряженный до определенного потенциала, и измерить отброс гальванометра.
 После такой градуировки формулой q = Bφmax можно пользоваться для количественных измерений.