2020-09-24
2233
А. ИЗМЕРЕНИЯ БАЛЛИСТИЧЕСКИМ ГАЛЬВАНОМЕТРОМ
Целью работы является изучение принципа действия баллистического гальванометра и измерения этим прибором ёмкости конденсаторов и взаимной индуктивности катушек.
Теория баллистического гальванометра и методы измерений
Гальванометры
Гальванометры – это разновидность измерительных приборов магнитоэлектрической системы. От других приборов этой системы гальванометры отличаются значительно большей чувствительностью, что достигается способом подвеса подвижной системы (рамки): в гальванометрах она подвешивается на тонкой бронзовой ленточной нити с малой жесткостью кручения. Рамки гальванометров имеют большое число витков очень тонкой проволоки, поэтому внутреннее сопротивление этих приборов обычно велико – несколько сотен или тысяч Ом.
По способу отсчета угла отклонения рамки гальванометры делятся на стрелочные и зеркальные. В последних с рамкой скреплена не стрелка, а зеркальце, и поворот рамки определяется по положению светового зайчика на шкале. Чувствительность зеркальных гальванометров, как правило, на 2-4 порядка выше, чем стрелочных.
|
|
|
Гальванометры могут одинаково применяться для измерений как токов, так и напряжений. Соответственно для них можно определить чувствительность к току и чувствительность к напряжению.
Гальванометры, как и все электроизмерительные приборы, имеют корректор – устройство, позволяющее поворачивать верхний конец нити подвеса с целью установления указателя в нулевое положение. Кроме того, хорошие гальванометры снабжаются арретиром, закрепляющим подвижную систему при различных транспортировках прибора.
Устройство баллистического гальванометра
Пусть через гальванометр протекает кратковременный ток, произвольным образом зависящий от времени. Режим работы гальванометра называется баллистическим, если время протекания импульса тока 
настолько мало по сравнению с периодом собственных колебаний подвижной системы, что к концу этого времени подвижная система не успевает заметно сместиться от равновесия. Единственным механическим следствием протекания тока к концу времени будет появление у подвижной системы некоторой начальной угловой скорости 
.
Гальванометры, специально предназначенные для баллистических измерений, называются баллистическими гальванометрами (БГ). Они отличаются от обычных повышенным моментом инерции 
подвижной системы с целью увеличения периода колебаний до 10-15 секунд, что позволяет лучше выполнить условие баллистического режима.
Однако, работая с очень короткими импульсами тока, можно использовать в качестве баллистических и обычные гальванометры, лишь бы они были без демпфера – специального успокоителя колебаний стрелки. В свою очередь, баллистическим гальванометром всегда можно измерить постоянный ток или напряжение (стационарный режим), откалибровав прибор должным образом. В баллистическом же режиме гальванометр, как будет показано ниже, измеряет не ток и не напряжение, а заряд, прошедший через рамку за время протекания импульса тока.
|
|
|
Баллистический гальванометр устроен следующим образом (рис. 1). На подвижную рамку 1 намотано несколько сотен витков тонкой проволоки. Рамка находится в кольцевом зазоре между полюсными наконечниками 2 постоянного магнита и железным неподвижным цилиндром 3, вокруг которого она может вращаться. Рамка подвешена на тонкой нити 4, а подвод тока к рамке осуществляется по тонким спиральным проводам 5. Возвращающий момент при повороте рамки от равновесия создается в основном крутильной упругостью нити подвеса 4. К нижней части рамки жестко прикреплен массивный груз 6 для увеличения момента инерции подвижной системы, а значит и её периода колебаний. Это позволяет лучше реализовать баллистический режим. К рамке прикреплена стрелка 7 (или зеркальце, если прибор зайчиковый), поворачивающаяся над шкалой прибора.
