Баллистический гальванометр

ЩЕ МАТЕРІАЛИ ПО ТЕМІ:

Баллистический гальванометр відноситься до приладів магніто-електричної системи. У дзеркальному гальванометрі (рисунок 3) рухлива рамка 4 підвішується в магнітному полі постійного магніту на тонкої пружної стрічці-підвісі 1 товщиною в кілька мікрометрів. Для посилення магнітного поля, в якому знаходиться рамка, в неї поміщають залізний циліндричний сердечник 5. Струм до рамки підводиться через підвіс 1 і тонку металеву нитку 6, відтягує знизу рухливу систему. До підвісу поблизу рамки кріпиться легке дзеркало 2. Промінь світла, що йде від освітлювача, падає на дзеркало і, відбиваючись, потрапляє на шкалу з поділами. Чим далі шкала від приладу, тим більше його чутливість до струму, тому ціна ділення шкали дзеркальних гальванометрів вказується зазвичай для певної відстані дзеркала від шкали, наприклад 2 × 10 # 8209; 9 А / мм. Це справедливо, якщо шкала має міліметрові ділення і знаходиться від гальванометра на відстані 1 м.

Розглянемо співвідношення, що зв'язує кут повороту рамки j з величиною зміщення світлового штриха за шкалою n і відстанню від шкали до дзеркала l. Промінь світла від джерела 1 падає на дзеркало гальванометра 2. При повороті дзеркала на кут j відхилення променя від нульового положення одно 2j. Якщо світловий штрих відхилиться за шкалою на n поділок, а відстань від дзеркала до шкали l (в метрах), то

При невеликих відхиленнях рамки (до 4 °) tg 2j ≈ 2j і.

Для вимірювання кількості електрики, що протікає через гальванометр при короткочасних одиночних імпульсів струму тривалістю t, має виконуватися умова t <<Т0. где Т0 — период собственных колебаний подвижной части гальванометра. Для выполнения этого условия увеличивают момент инерции подвижной части, утяжеляя ее (массивный диск 3 на рисунке 3). Такие гальванометры называются баллистическими.

Встановимо зв'язок між кутом відхилення рамки і кількістю електрики, яке протікає через гальванометр. Можна записати наступний вираз для імпульсу моменту сили, що діє на рамку при проходженні струму:

де i - миттєве значення сили струму; a - коефіцієнт пропор-циональности, що залежить від конструкції приладу.

Якщо t - час проходження струму по рамці, то, інтегруючи (16), отримаємо

Знаючи момент імпульсу. можна визначити кутову швидкість wt. яку набуває рамка до моменту часу t:

Під час експерименту визначається не кутова швидкість обертання, а кут повороту рамки. Знайдемо зв'язок між цими величинами. Коли рамка доходить до першого максимального відхилення, її кінетична енергія перетворюється в потенційну енергію підвісу рамки, закрученого на кут jt. У цей момент маємо рівність

де D - коефіцієнт пружності підвісу.

З (18) і (19) знаходимо

Таким чином, кількість електрики, що проходить через гальванометр, пропорційно кутку першого (максимального) відхилення, так званого балістичного покидька рамки. Величина b - балістична постійна даного гальванометра, визначається досвідченим шляхом.