Измерительные приборы. Действие магнитного поля на рамку с током широко используется в различных электроизмерительных приборах

Действие магнитного поля на рамку с током широко используется в различных электроизмерительных приборах. Различают магнитоэлектрические и электродинамические измерительные приборы.

В магнитоэлектрических приборах рамка с током помещается в магнитное поле подковообразного постоянного магнита (рис. 13.21).

При пропускании измеряемого тока I через рамку на нее действует вращающий механический момент (13.1), (13.2)

M=ISNB, (13.44)

где N - число витков рамки, S - площадь рамки. Под действием момента M рамка поворачивается, закручивая упругую нить на угол φ. В пределах упругой деформации угол кручения φ пропорционален моменту M:

, (13.45)

где α - коэффициент, зависящий от упругих свойств материала нити.

Рис. 13.21

Таким образом, угол кручения прямо пропорционален измеряемому току рамки.

В электродинамических приборах магнитное поле создается соленоидом. Ось вращения рамки площадью S с током I, помещенной внутри соленоида, перпендикулярна его оси. В отсутствие тока плоскость рамки параллельна оси соленоида. Соленоид и рамка включаются последовательно, так что по ним проходит один и тот же измеряемый ток I. Вращающий момент, действующий на рамку, равен

, (13.46)

где φ - угол поворота рамки из положения равновесия, B=μ₀nI - магнитная индукция поля соленоида, содержащего n - витков на единицу длины.

Из (13.42), (13.46) следует, что угол поворота рамки

. (13.47)

Здесь учтено, что при малых углах , - коэффициент пропорциональности.

Видно, что электродинамические приборы обладают нелинейной зависимостью по току I, что является их существенным недостатком.