L'antic galvanòmetre va ser introduït per Johann Schweigger l'any 1820. El desenvolupament del dispositiu també va ser realitzat per Andre Marie Ampere. Els dissenys anteriors van millorar l’efecte del camp magnètic que va desenvolupar el corrent a través de nombroses voltes de filferro. Per tant, aquests dispositius també s’anomenaven multiplicadors com per la seva construcció gairebé similar. Però el terme galvanòmetre tenia més popularitat el 1836. Després, amb moltes millores i progressions, van existir diversos tipus de galvanòmetres. I l'únic tipus és 'Galvanòmetre balístic'. Aquest article explica clarament el seu principi de treball, construcció, aplicacions i avantatges.
Què és el galvanòmetre balístic?
El galvanòmetre balístic és el dispositiu que s’utilitza per avaluar la quantitat de flux de càrrega que es desenvolupa a partir del flux magnètic. Aquest dispositiu és una mena de galvanòmetre sensible que també es denomina galvanòmetre mirall. A diferència del tipus general de galvanòmetre de mesura, la secció mòbil del dispositiu té un moment més inercial, de manera que proporciona un llarg temps d’oscil·lació. Realment funciona com un integrador calculant la quantitat de càrrega expulsada. Pot ser com un imant en moviment o com una bobina en moviment.
Principi de funcionament
El principi darrere del funcionament del galvanòmetre balístic és que mesura la quantitat de càrrega que flueix a través de la bobina magnètica on aquesta inicia la bobina per moure's. Quan hi ha un flux de càrrega a través de la bobina, proporciona un augment del actual valor a causa del parell que es genera a la bobina, i aquest parell desenvolupat funciona durant un període de temps més curt.
Construcció de galvanòmetre balístic
El resultat del temps i del parell dóna força a la bobina i la bobina obté un moviment de rotació. Quan l'energia cinètica inicial de la bobina s'utilitzi totalment per al seu funcionament, la bobina començarà a arribar a la seva posició real. Per tant, la bobina gira a l’arena magnètica i la deflexió s’estableix a continuació des d’on es podria mesurar la càrrega. Per tant, el principi del dispositiu depèn principalment de la deflexió de la bobina que té una relació directa amb la quantitat de càrrega que hi circula.
Construcció de galvanòmetre balístic
La construcció d’un galvanòmetre balístic és la mateixa que el galvanòmetre de bobina mòbil i inclou dues propietats on són:
- El dispositiu té oscil·lacions sense amortir
- També té excepcionalment mínims electromagnètic amortiment
El galvanòmetre balístic s'inclou amb filferro de coure on es fa rodar a través del marc no conductor del dispositiu. El bronze de fòsfor del galvanòmetre atura la bobina que es troba entre els pols magnètics. Per millorar el flux magnètic, el nucli de ferro es col·loca dins de la bobina.
La secció inferior de la bobina està connectada amb la molla on dóna un parell de restauració per a la bobina. Quan hi ha un flux de càrrega a través del galvanòmetre balístic, la bobina arriba a tenir un moviment i desenvolupa un impuls. L’impuls de la bobina té una relació directa amb el flux de càrrega. La lectura precisa del dispositiu s’aconsegueix implementant una bobina que manté un moment inercial més gran.
El moment d’inèrcia implica que el cos s’oposa al moviment angular. Quan augmenta el moment inercial a la bobina, les oscil·lacions seran més grans. Per tant, a causa d’aquesta lectura precisa es pot aconseguir.
Teoria detallada
La teoria detallada del galvanòmetre balístic es pot explicar amb les següents equacions. Si considerem l'exemple següent, es pot conèixer la teoria.
Considerem una bobina de forma rectangular que té un nombre ‘N’ de voltes que es manté en un camp magnètic constant. Per a la bobina, la longitud i l'amplada són 'l' i 'b'. Per tant, l’àrea de la bobina és
A = l × b
Quan hi ha flux de corrent a través de la bobina, el parell es desenvolupa sobre ella. La magnitud del parell motor ve donat per τ = NiBA
Suposem que el flux de corrent a través de la bobina per a cada període de temps mínim és dt i, per tant, el canvi de corrent es representa com
τ dt = NiBA dt
Quan hi ha un flux de corrent a través de la bobina durant un període de temps de 't' segons, el valor es representa com a
ʃ0tτ dt = NBA ʃ0tidt = NBAq
on 'q' és la quantitat total de càrrega que flueix a través de la bobina. El moment inercial que existeix per a la bobina es mostra com a 'I' i la velocitat angular de la bobina es mostra com a 'ω'. L'expressió següent proporciona el moment angular de la bobina i és lω. És similar a la pressió que s’aplica a la bobina. En multiplicar les dues equacions anteriors, obtenim
lw = NBAq
A més, l’energia cinètica a través de la bobina tindrà deflexió en angle ‘ϴ’ i la deflexió es restaurarà mitjançant la molla. Està representat per
Restauració del valor de parell = (1/2) cϴ2
Valor de l 'energia cinètica = (1/2) lw2
Com que el parell de recuperació de la bobina és similar a la deflexió d’aleshores
(1/2) cϴ2= (1/2) lw2
cϴ2= lw2
A més, les oscil·lacions periòdiques de la bobina es mostren a continuació
T = 2∏√ (l / c)
T2= (4Π2l / c)
(T2/ 4Π2) = (l / c)
(cT2/ 4Π2) = l
Finalment, (ctϴ / 2∏) = lw = NBAq
q = (ctϴ) / NBA2∏
q = [(ct) / NBA2∏] * ϴ)
Suposem que k = [(ct) / NBA2∏
Aleshores q = k ϴ
Per tant, ‘k’ és el terme constant del galvanòmetre balístic.
Calibratge del galvanòmetre
El calibratge del galvanòmetre és l’enfocament de conèixer el valor constant del dispositiu amb l’ajut d’algunes metodologies pràctiques. Aquests són els dos mètodes del galvanòmetre balístic i aquests
- A través d’un condensador
- Mitjançant la inductància mútua
Calibració mitjançant condensador
El valor constant del galvanòmetre balístic es coneix amb els valors de càrrega i descàrrega del condensador. El següent diagrama de galvanòmetre balístic utilitzar un condensador mostra la construcció d’aquest mètode.
Calibració mitjançant condensador
La construcció s’inclou amb una força electromotriu desconeguda ‘E’ i un interruptor de pols ‘S’. Quan l'interruptor es connecta al segon terminal, el condensador es mou a la posició de càrrega. De la mateixa manera, quan l’interruptor es connecta al primer terminal, el condensador es mou a la posició de descàrrega mitjançant la resistència ‘R’ que està en connexió en sèrie amb el galvanòmetre. Aquesta descàrrega provoca una deflexió a la bobina en angle ‘ϴ’. Amb la fórmula següent, es pot conèixer la constant del galvanòmetre i ho és
Kq = (Q / ϴ1) = CE / ϴ1 mesurat en coulombs per radian.
Calibratge mitjançant inductància mútua
Aquest mètode necessita bobines primàries i secundàries i la constant de galvanòmetres calcula la mútua inductància de les bobines. La primera bobina s’energia a través de la font de tensió coneguda. A causa de la inductància mútua, hi haurà el desenvolupament de corrent és el segon circuit i aquest s’utilitza per al calibratge del galvanòmetre.
Calibració mitjançant inducció mútua
Aplicacions del galvanòmetre balístic
Poques de les aplicacions són:
- Empleat en sistemes de control
- S'utilitza en pantalles làser i gravats làser
- S’utilitza per conèixer les mesures de fotoresistències en el mètode de mesura de les càmeres de pel·lícula.
Per tant, es tracta del concepte detallat d’un galvanòmetre balístic. Explica clarament el funcionament, la construcció, el calibratge, les aplicacions i el diagrama del dispositiu. També és més important saber quins són els tipus de galvanòmetre balístic i avantatges del galvanòmetre balístic ?
