Файл: Быков М.А. Электрические измерения электрических величин [учеб. пособие].pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 11.04.2024

Просмотров: 173

Скачиваний: 2

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

увеличение момента инерции подвижной части баллистиче­ ского гальванометра достигается обычно путем накладывания на подвижную часть прибора дополнительной детали, не очень тяжелой (чтобы не вызвать чрезмерных механических напря­ жений в подвесе или растяжке подвижной части), но обладаю­ щей при этом значительным моментом инерции (например, в виде крестовинки из тонких проволочек с укрепленными на их концах грузиками).

Рассмотрим, как будет реагировать такой гальванометр на протекание по его цепи кратковременного импульса электри­

ческого тока с общим количеством электричества,

равным

Q,

л

например,

при разряде

через

цепь

гальванометра

 

конденса­

тора,

предварительно

заряжен­

ного от

некоторого

источника

 

э.д.с. (рис. ІІІ-60).

 

 

 

 

 

 

При этом предположим,

что

 

вследствие

кратковременности

 

импульса и большой

инерцион­

 

ности

подвижной

части

прибо­

 

ра последняя за время прохож­

 

дения

 

импульса

сместится

от

 

своего

нулевого

 

положения

Рис. III-G0

лишь на пренебрежимо

малую

 

величину.

Вследствие

ничтож­

но малого поворота подвижной части прибора за время проте­ кания импульса ничтожно малым будет в течение этого проме­ жутка времени и механический противодействующий момент

WOL

s O .

Момент

успокоения примем также пренебрежимо малым:

при работе

гальванометра в схеме по рис. I I 1-60 составляю­

щая ?2 коэффициента успокоения Р равна нулю, а составляю­ щая Р\ вообще всегда бывает мала, так что можно принять равным нулю весь коэффициент успокоения Р. В этих услови­

ях (Р = 0, W-a=Q)

 

дифференциальное

уравнение

движения

подвижной части гальванометра

имеет

вид

 

 

 

 

J

dt2

 

В2

sw

i,

 

 

где i—мгновенное

значение тока

импульса.

 

Интегрирование

этого уравнения

в пределах времени от

момента начала

импульса

t\

до

момента окончания его 12

дает

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

J

J

^ =

ß

s W

Q

 

 

или

da

В

sw

 

В

sw

 

5/ cop Q,

(ПІ-37)

 

 

Q

 

dt,

 

 

Q = IT

 

 

 

 

 

 

 

 

146


da

-угловая скорость подвижной части

гальваномет-

где —т

<'''

ра

к моменту времени іг (моменту

завершения

 

импульса) ;

 

соо—угловая частота собственных свободных колеба­

 

ний подвижной части прибора;

 

Q—количество электричества, протекшее через галь­

 

ванометр за время импульса —от момента време­

 

ни U до момента £>•

 

Выражение

( 111-37) показывает, что угловая скорость, при­

обретенная подвижной системой в процессе прохождения им­ пульса, прямо пропорциональна количеству электричества, протекшего по цепи гальванометра за этот же промежуток времени. Эта скорость оказывается совершенно независимой как от формы кривой тока в течение импульса, так и от факти­ ческой продолжительности импульса—лишь бы эта продолжи­ тельность была достаточно малой и отклонение подвижной ча­ сти гальванометра за время импульса было бы пренебрежимо мало.

После момента времени t% цепь гальванометра оказывается полностью обесточенной, вращающий момент Мвр равен ну­ лю, но подвижная часть гальванометра обладает определен­ ной угловой скоростью, приобретенной ею за время импульса, которую для последующего процесса можно считать за на­ чальную угловую скорость. Этот последующий процесс будет заключаться в «свободном» отклонении подвижной части (в силу инерции) под действием этой начальной скорости. Попрежнему полагая Р=0, но учитывая, что теперь вращающий момент также равен нулю, для движения подвижной части после момента времени h можно написать уравнение

у

dt*

+

Wa = О

или

(Ра

+

ш0 2 а = 0.

 

 

dt*

 

 

Решение такого уравнения, как известно, имеет вид а = Л j cos <o0t + Аг sin <y\t.

Поскольку в начальный момент t=0 этой части процесса (момент времени ^ окончания импульса) отклонение а было практически равно нулю, то постоянная А\ также должна быть равна нулю, и тогда

а = А2 sin <o0t.

Очевидно, что подвижная часть прибора теперь совершает незатухающие (Р=0) синусоидальные колебания около своего нулевого положения, с амплитудой, равной постоянной А%. Значение этой амплитуды постоянной А2 мы можем опреде-

10*

147


лить, определив выражение

da

-угловой скорости подвиж-

dt

ной части гальванометра - - из только что полученного выра-

жения для а

и приравняв

в нем значение t нулю; при этом,

очевидно, мы

получим

значение

da

dt,(ti)

 

da

 

 

 

 

— = C ü 0 / l 2 C O S ( U o r ,

 

dt

 

момент t% первой части процесса)

откуда при ^=0 (конечный

 

da

=_ Ш0

j42

St СО,2 Q

и

dt it,)

A2

=

Si<o0Q.

Соответственно

 

 

 

 

а = S[ »o Q s ' n ш о >

a амплитудное значение отклонения подвижной части гальва­

нометра

2-

ат — Siw0Q

- St — Q = S6 Q,

 

0

где Г0 —период свободных колебаний подвижной части галь­

ванометра;

 

 

 

 

 

 

 

 

S6 —«баллистическая чувствительность»

 

гальванометра,

MMJM

 

 

 

 

 

 

 

 

кулон

 

 

 

 

 

 

 

 

Таким образом, при принятых нами в начале этого анализа

условиях амплитуда

первого

отклонения

подвижной

части

гальванометра а в

результате прохождения

по

его

 

цепи

 

 

кратковременного импуль­

 

 

са тока находится в пря­

 

 

мой и определенной

зави­

 

 

симости

 

от

количества

 

 

электричества,

протекше­

 

 

го через

гальванометр в

 

 

течение этого импульса.

 

 

Следует

отметить,

что

 

 

с увеличением степени ус­

 

 

покоения не только умень­

 

 

шается

амплитуда

откло­

 

 

нения

подвижной

части

 

 

гальванометра,

но

изме­

 

 

няется

и

 

сам

характер

Рис. Ш-61

движения

подвижной

час­

 

 

ти, как

это

показано

на

рис. Ш-61: подвижная

часть

быстрее достигает

своего

макси­

мального отклонения, но уменьшение ее отклонения после это­ го происходит более замедленно,


Подобный характер движения может представлять значи­ тельные практические удобства при отсчете показаний прибора:

при малом успокоении прибора (или равном нулю)

время пре­

быв амия подвижной части около ее максимального

отклонения

очень мало

и достаточно точный отсчет этого максимального

отклонения

бывает довольно затруднительным.

При значи­

тельном же

успокоении уменьшение отклонения

подвижной

части происходит намного медленнее и отсчет максимального отклонения может быть произведен значительно точнее — на­ столько, что, несмотря на значительное при этом уменьшение абсолютного значения этого максимального отклонения по сравнению со случаем малого успокоения или отсутствия его, относительная точность отсчета и всего измерения может быть более высокой.

Помимо показанного выше применения гальванометра для непосредственного измерения количества электричества, бал­ листический гальванометр еще более часто применяется для измерения и других величин, например, постоянных магнитных потоков, потокосцѳплений и т. п. (измерений, тоже сводящихся к измерению каких-то количеств электричества), но об этом будет сказано при рассмотрении соответствующих видов изме­ рений.

 

* #

 

*

В и б р а ц и о н н ы й

( р е з о н а н с н ы й ) г а л ь в а н о м е т р

м а г н и т о э л е к т р и ч е с к о й с и с т е м ы

Вибрационный гальванометр предназначен для обнаруже­ ния весьма малых переменных токов или напряжений невысо­ ких частот (40—100 гц). В отличие от всех рассмотренных ра­ нее приборов и гальванометров магнитоэлектрической систе­ мы, в данном гальванометре катушка, по которой протекает измеряемый ток — неподвижная, а подвижным является мини­ атюрный магнитик, представляющий собой тонкую узкую пла­ стинку (порядка 2X4X0,1 мм), выполненную из магнитожестікого материала с очень большой коэрцитивной далой и оста­ точной индукцией и намагниченной в направлении ее узкой (2 мм) стороны. Вся подвижная часть прибора состоит из этой пластинки с наклеенным на нее маленьким зеркальцем, укреп­ ленной р приборе с помощью растяжек. Ось вращения пла­ стинки параллельна длинной ее стороне. Основная цель по­ добной конструкции подвижной части гальванометра — дости­ жение минимального момента инерции подвижной части. В гальванометре эта подвижная пластинка находится в зоне дей­ ствия двух магнитных полей: постоянного поля, создаваемого некоторой вспомогательной магнитной системой, и переменно­ го магнитного поля, создаваемого измеряемым переменным то-

149