evtiheeva_n_n__izmerenie_yelektricheskih _i_neyelektricheskih (1024282), страница 11
Текст из файла (страница 11)
Д л я создания неравномерного магнитного поля полюснымнаконечникам,какдается особая ф о р м ащиествияисердечнику,противодействующегоупругогонаходящемусямеждуними,приТ о к и / j и / 2 п о д в о д я т с я ч е р е з т о н к и е , н е создаюэлементамомента металлические лентыстрелкаотключенногоИз-за отсутлогометразанимает39безразличное положение. Электрокинетическая энергия р а м о к с т о к о мв поле постоянного магнитаЖ = Ф.(а)/,;УГг= *a(a)/2.(2-13)и Ф2З а в и с и м о с т ь п о т о к о с ц е п л е н и й 4>iнеоднородности магнитного поля.Моменты, создаваемые рамками,оту г л а а в о з н и к а е т из-заMi = ( d 4 > , ( a ) / d a ) / , ; М 2 = (d4>2 ( a ) / d a ) / 2 .(2.14)При равновесии/ , « * * , ( о ) / d o = /2d4>2 ( a ) / d a ,(2.15)откудаIy/I2={dViWId^Kd^Wlda)=/(«),илиa = F(/,//a).(2-16)И з у р а в н е н и я п р е о б р а з о в а н и я л о г о м е т р а ( 2 .
1 6 ) в и д н о , что положение е г о п о д в и ж н о й части я в л я е т с я ф у н к ц и е й о т н о ш е н и я т о к о в врамках.Логометры применяются для измерения сопротивления и другихэ л е к т р и ч е с к и х в е л и ч и н . О с н о в н ы м д о с т о и н с т в о м л о г о м е т р и ч е с к и х приборов является независимость их показаний от напряжения питания.Гальванометры.Высокочувствительныемагнитоэлектрическиеприборын а з ы в а ю т с я гальванометрами.Подвижнаячастьгальванометрау к р е п л я е т с я н а п о д в е с е и з т о н к о й у п р у г о й л е н т о ч к и . Эта л е н т о ч к а создает п р о т и в о д е й с т в у ю щ и й м о м е н т , а т а к ж е служит о д н и м из токоведущих проводников.
Другим проводником являетсябезмоментнаяс п и р а л ь и з с е р е б р я н о й ф о л ь г и . Р а м к а в ы п о л н я е т с я б е с к а р к а с н о й , устройство д л я успокоения отсутствует. Обычно применяется оптическоео т с ч е т н о е у с т р о й с т в о , с о с т о я щ е е и з з е р к а л ь ц а , у к р е п л е н н о г о н а подвижн о й части, и с т о ч н и к а света с о п т и ч е с к и м и п р и с п о с о б л е н и я м и д л я формирования у з к о г о луча и ш к а л ы с м и л л и м е т р о в ы м и д е л е н и я м и . Послеотражения от зеркальца луч падает на ш к а л у .
П р и п о в о р о т е п о д в и ж н о йчасти л у ч п е р е м е щ а е т с я в д о л ь ш к а л ы .Гальванометрыхарактеризуютсячувствительностьюктокуинапряжению.Ч у в с т в и т е л ь н о с т ь к т о к у , к а к и в случае о б ы ч н ы х м а г н и т о э л е к т р и ч е с к и х приборов, определяется по (2.10) :Sj= a/I =BwS/W(2.17)и х а р а к т е р и з у е т о т к л о н е н и е п о д в и ж н о й части г а л ь в а н о м е т р а п р и протек а н и и через р а м к у единицы т о к а .40•Чувствительность к напряжениюSv = a/U =BwS/WRr,где R(2.18)— сопротивление р а м к и гальванометра.ВыражениеОбычно(2.18)с л е д у е т изчувствительность(2.17)ктокуи р а в е н с т в а U=IRT.характеризуютчислом,показывающим, на с к о л ь к о миллиметров перемещается световой луч по шкалеп р и п р о х о ж д е н и и ч е р е з г а л ь в а н о м е т р т о к а 1 А п р и р а с с т о я н и и от зеркальца гальванометра до ш к а л ы 1 м, например.Sf ~ 5 • 109мм/(А - м).Аналогичнымобразомчувствительностькнапряжениюзадаетсяв мм/ (В • м ) .Часто в паспортах г а л ь в а н о м е т р о в у к а з ы в а ю т с я не чувствительности,а обратные им величины Cj и С ^ , к о т о р ы е называются п о с т о я н н ы м игальванометра:Cj = 1/Sj,Су=1/S^.У п о м я н у т ы е в ы ш е х а р а к т е р и с т и к и я в л я ю т с я с т а т и ч е с к и м и , о н и ничего н е г о в о р я т о п р о ц е с с е д о с т и ж е н и я п о л о ж е н и я р а в н о в е с и я подвижн о й ч а с т ь ю г а л ь в а н о м е т р а .
М е ж д у т е м т а к о й п а р а м е т р , к а к в р е м я устан о в л е н и я р а в н о в е с и я , и м е е т в а ж н о е значение при работе с п р и б о р а м иповышеннойсов вч у в с т в и т е л ь н о с т и . Д л я и с с л е д о в а н и я п е р е х о д н ы х процесгальванометре н е о б х о д и м о рассмотреть уравнение движения егоп о д в и ж н о й части1JcPa/dtгде /= Ш,(2.19)— момент инерции;2dPa/dt— угловое ускорение;2ZM — с у м м ам о м е н т о в , д е й с т в у ю щ и х н а п о д в и ж н у ю часть п р и б о р а .В э т у с у м м у к р о м е м о м е н т а в р а щ е н и я .AfEp и п р о т и в о д е й с т в у ю щ е г ом о м е н т а М п р с л е д у е т в к л ю ч и т ь м о м е н т у с п о к о е н и я Му, к о т о р ы й возникаетвследствиепоявлениямагнитоиндукционноготорможенияприд в и ж е н и и р а м к и г а л ь в а н о м е т р а в п о л е п о с т о я н н о г о м а г н и т а .
П р и устан о в и в ш е м с я п о л о ж е н и и п о д в и ж н о й части М у = 0.Т а к и м о б р а з о м , уравнение д в и ж е н и я (2.19) м о ж н о записать в видеJePa/dt*= Л Г в р + М п р + Му ,(2.20)гдеМвр = BwSI;Mnp=-Wa.(2.21)(2.22)Выражение д л я Ж у м о ж н о записать в видеМ у = BwSi,(2.23)41где i — т о к , в о з н и к а ю щ и й от Э Д С е, и н д у к т и р о в а н н о й в р а м к е гальван о м е т р а п р и д в и ж е н и и п о с л е д н е й в м а г н и т н о м п о л е п о с т о я н н о г о магн и т а . Но i = е//? ц , где Л ц — с о п р о т и в л е н и е ц е п и г а л ь в а н о м е т р а , состояс о п р о т и в л е н и й RTщееизRBH(рис.
2 . 8 ) :*цR=r+рамкиг а л ь в а н о м е т р а PCив н е ш н е й цепи*вн •ЭДС равнае=-d^f/dt=Следовательно,переписать в виде-BwSda/dt.выражение2Му =-[(BwS) l(RTВеличина Р=для момента успокоения+ RBH)](da/dt) =2(BwS) l(RTкоения. З н а к и м и н у с в(2.22)+называетсяможно(2.24)-Pda/dt.RBH)(2.23)коэффициентом успои ( 2 . 2 4 ) о т р а ж а ю т т о т ф а к т , что м о м е н т ыпротиводействия и успокоения направлены против момента вращения.Подставив ( 2 . 2 1 ) , (2.22) и (2.24) в уравнение движения подвижнойчасти г а л ь в а н о м е т р а ( 2 .
2 0 ) , п о л у ч и м(2.25)JdPajdt + Pda/dt + Wa = BwSI.Введем обозначения= \fW\Wo0 = Р/2у/У¥;ap= BnSI/W.Тогда уравнение (2.25) примет вид22+ 2to0(3da/dt + crfa = u>lap .d a/dt(2.26)Р е ш е н и е э т о г о л и н е й н о г о д и ф ф е р е н ц и а л ь н о г о у р а в н е н и я д а е т с я сумм о й ч а с т н о г о р е ш е н и я , у д о в л е т в о р я ю щ е г о з а д а н н о м у н а ч а л ь н о м у условию, и общего решения однородного уравненияя = «ч + «о-(2.27)Частное р е ш е н и е а ц м о ж н о п о л у ч и т ь , р а с с м а т р и в а я р а в н о в е с н о е сос т о я н и е п о д в и ж н о й части.
П р и р а в н о в е с и и ее с к о р о с т ь da/dt и ускоре22ние d a/dtр а в н ы н у л ю , а у с т а н о в и в ш е е с я значение у г л аач= ар = BwSI/W.(2.28)Общее решение однородного уравнения2(fa/dt422+ 2to0(3da/dt + со 0а = 0(2.29)имеет в и д2ха0 = схе ^ + с 2 е * ' ,(2.30)где п о с т о я н н ы е с х и с 2 з а в и с я т о т н а ч а л ь н ы х у с л о в и й , а х х и х 2 я в л я ю т с як о р н я м и характеристического уравнениях2+ 2со0/3х + cog = 0,(2.31)т.е.х12 = о>о{-Р ± ч / Р ^ Т ) .(2.32)Е с л и п о д с т а в и т ь в ы р а ж е н и я д л я хги х2в( 2 . 3 0 ) , а затем значенияя 0 и а ч из ( 2 . 3 0 ) и ( 2 .
2 8 ) в ( 2 . 2 7 ) , то б у д е т п о л у ч е н а и с к о м а я зависим о с т ь у г л а п о в о р о т а п о д в и ж н о й части г а л ь в а н о м е т р а о т в р е м е н и . Из-засравнительнойгромоздкостио к о н ч а т е л ь н ы х ф о р м у л о г р а н и ч и м с я качественным анализом процесса достижения установившегося показанияг а л ь в а н о м е т р а . Х а р а к т е р э т о г о п р о ц е с с а з а в и с и т о т з н а ч е н и я параметр а /3, н а з ы в а е м о г о с т е п е н ь ю у с п о к о е н и я . Р а з н ы е р е ж и м ы с о о т в е т с т в у ю ттрем возможным случаям:(3 < 1 — к о р н иXj 2 к о м п л е к с н ы е , р а з л и ч н ы е ;(3 > 1 — к о р н их 1>2 в е щ е с т в е н н ы е , р а з л и ч н ы е ;(3 = 1— к о р н их, 2 в е щ е с т в е н н ы е , о д и н а к о в ы е .Н а р и с .
2.9 д л я п е р е ч и с л е н н ы х с л у ч а е в п р е д с т а в л е н ы г р а ф и к и движен и я п о д в и ж н о й части г а л ь в а н о м е т р а . П р и /3 < 1 ( к р и в а я 7) и м е е т м е с т околебательныйрежим;у к а з а т е л ь д о с т и г а е т у с т а н о в и в ш е г о с я положен и я а р в р е з у л ь т а т е п о с т е п е н н о г о з а т у х а н и я к о л е б а н и й . Во в т о р о м случае(/3 > Г, к р и в а я 2) н а б л ю д а е т с я м е д л е н н о е , п л а в н о е п р и б л и ж е н и е ку с т а н о в и в ш е м у с я значению.
Т а к о й процесс называется апериодическим.Наконец, третий р е ж и м(j3 =1, к р и в а я 3)называется критическим.При н е м равновесие достигается за в р е м я , близкое к минимальному,что п о з в о л я е т с о к р а т и т ь д л и т е л ь н о с т ь и з м е р е н и я .43У с л о в и е /3 = 1 с у ч е т о м с о о т н о ш е н и й(32= Р12у/Жн Р = (BwS) l{Rr + RBH)м о ж н о переписать в виде2(BwS) l2y/M(RR+RBH)=1илиRr+*bh, кр=(2.33)iPwSftly/JVr,(2.33) я в л я е т с я услогде и н д е к с " к р " у к а з ы в а е т н а т о , что р а в е н с т в овием осуществления критического режима.С у м м а R R + RBHтивлениемкр= 7 ? к р н а з ы в а е т с я п о л н ы м к р и т и ч е с к и м сопрогальванометра.конструктивнымиЕгопараметрамизначениеопределяется исключительногальванометраиуказывается впаспорте прибора.Степень у с п о к о е н и я м о ж н о в ы р а з и т ь ч е р е з R K P +0=ЯК1Д*гКвн)-Уравнение(2!34)2 34С ")удобно использовать для получения необходимогор е ж и м а р а б о т ы г а л ь в а н о м е т р а .
Т а к к а к RKP и 7 ? г з а д а н ы , д л я п о л у ч е н и ят р е б у е м о г о з н а ч е н и я /3 д о с т а т о ч н о п о д о б р а т ь с о о т в е т с т в у ю щ е е значениев н е ш н е г о с о п р о т и в л е н и я цепи гальванометра ^ в н - В ы б о р того и л и иногор е ж и м а зависит от требований, п р е д ъ я в л я е м ы х к измерению в к а ж д о мконкретномвостьпослучае.Еслиотношению кт р е б у е т с я о б е с п е ч и т ь п о в ы ш е н н у ю устойчимеханическим в о з д е й с т в и я м на гальванометр,т о с л е д у е т в ы б и р а т ь а п е р и о д и ч е с к и й р е ж и м . Е с л и н у ж н о д о б и т ь с я быстр о г о у с т а н о в л е н и я у к а з а т е л я , т о р е ж и м д о л ж е н б ы т ь б л и з о к к критическому.Минимальноев р е м я установленияреализуется пристепениуспокоения несколько меньшим единицыБаллистические гальванометры.
Ворить количеством н о г и х с л у ч а я х т р е б у е т с я измеэлектричества Q, переносимого к о р о т к и м импульсомт о к а 7 ( f ) д л и т е л ь н о с т ь ю т, т . е . в е л и ч и н уQт= J 7 ( г ) Л.Для выполненияот а к и х измерений служат баллистические гальванометры.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
