Das ehemalige Galvanometer wurde von Johann Schweigger im Jahr 1820 eingeführt. Die Entwicklung des Geräts wurde auch von Andre Marie Ampere durchgeführt. Die früheren Entwürfe verstärkten die Wirkung des Magnetfelds, das durch den Strom durch viele Drahtwindungen entwickelt wurde. Daher wurden diese Geräte aufgrund ihrer fast ähnlichen Konstruktion auch als Multiplikatoren bezeichnet. Aber der Begriff Galvanometer wurde 1836 immer beliebter. Danach entstanden mit vielen Verbesserungen und Fortschritten verschiedene Arten von Galvanometern. Und der eine Typ ist 'Ballistic Galvanometer'. In diesem Artikel werden Funktionsprinzip, Aufbau, Anwendungen und Vorteile klar erläutert.
Was ist ein ballistisches Galvanometer?
Das ballistische Galvanometer ist das Gerät, mit dem der Ladungsfluss bestimmt wird, der aus dem Magnetfluss entsteht. Dieses Gerät ist eine Art empfindliches Galvanometer, das auch als Spiegelgalvanometer bezeichnet wird. Im Gegensatz zur allgemeinen Art des Messgalvanometers hält der bewegliche Teil des Geräts ein trägeres Moment, so dass es eine lange Schwingungszeit bietet. Es fungiert tatsächlich als Integrator, der die aus ihm ausgestoßene Ladungsmenge berechnet. Dies kann entweder wie ein beweglicher Magnet oder wie eine bewegliche Spule sein.
Arbeitsprinzip
Das Prinzip hinter dem ballistisches Galvanometer funktioniert ist, dass es die Ladungsmenge misst, die über die Magnetspule fließt, wo dies die Bewegung der Spule initiiert. Wenn ein Ladungsfluss durch die Spule fließt, erhöht sich die Strom Wert aufgrund des Drehmoments, das in der Spule erzeugt wird, und dieses entwickelte Drehmoment arbeitet für einen kürzeren Zeitraum.
Ballistische Galvanometerkonstruktion
Das Ergebnis der Zeit und des Drehmoments gibt Kraft für die Spule und dann erhält die Spule eine Drehbewegung. Wenn die kinetische Ausgangsenergie der Spule vollständig für den Betrieb verwendet wird, beginnt die Spule, ihre tatsächliche Position zu erreichen. Die Spule schwingt also in der Magnetarena, und die Auslenkung wird dann angegeben, von wo aus die Ladung gemessen werden könnte. Das Prinzip der Vorrichtung hängt also hauptsächlich von der Spulenauslenkung ab, die in direktem Zusammenhang mit der durch sie fließenden Ladungsmenge steht.
Ballistische Galvanometerkonstruktion
Der Aufbau eines ballistischen Galvanometers entspricht dem eines Galvanometers mit beweglicher Spule und umfasst zwei Eigenschaften:
- Das Gerät hat ungedämpfte Schwingungen
- Es hat auch außergewöhnlich minimal elektromagnetisch Dämpfung
Das ballistische Galvanometer ist im Lieferumfang des Kupferdrahtes enthalten, wo es über den nichtleitenden Rahmen des Geräts gerollt wird. Die Phosphorbronze im Galvanometer hält die Spule an, die sich zwischen den Magnetpolen befindet. Zur Verbesserung des Magnetflusses wird der Eisenkern in die Spule eingebracht.
Der untere Teil der Spule ist mit der Feder verbunden, wo sie das Wiederherstellungsdrehmoment für die Spule angibt. Wenn ein Ladungsfluss über das ballistische Galvanometer stattfindet, hat die Spule eine Bewegung und entwickelt einen Impuls. Der Impuls der Spule steht in direktem Zusammenhang mit dem Ladungsfluss. Das genaue Ablesen in der Vorrichtung wird erreicht, indem eine Spule implementiert wird, die ein erhöhtes Trägheitsmoment hält.
Das Trägheitsmoment impliziert, dass der Körper dem der Winkelbewegung entgegengesetzt ist. Wenn das Trägheitsmoment in der Spule erhöht ist, sind die Schwingungen größer. Dadurch kann ein genaues Ablesen erreicht werden.
Detaillierte Theorie
Die detaillierte Theorie des ballistischen Galvanometers kann mit den folgenden Gleichungen erklärt werden. Unter Berücksichtigung des folgenden Beispiels kann die Theorie bekannt werden.
Betrachten wir eine rechteckige Spule mit einer N-Windungszahl, die in einem konstanten Magnetfeld gehalten wird. Für die Spule sind Länge und Breite 'l' und 'b'. Der Bereich der Spule ist also
A = l × b
Wenn Strom über die Spule fließt, wird das Drehmoment darauf entwickelt. Die Größe der Drehmoment ist gegeben durch τ = NiBA
Nehmen wir an, dass der Stromfluss durch die Spule für jede minimale Zeitdauer dt ist und die Stromänderung daher als dargestellt wird
τ dt = NiBA dt
Wenn über einen Zeitraum von „t“ Sekunden Strom über die Spule fließt, wird der Wert als dargestellt
ʃ0tτ dt = NBA ʃ0tidt = NBAq
Dabei ist „q“ die Gesamtladungsmenge, die über die Spule fließt. Das für die Spule vorhandene Trägheitsmoment wird als 'I' und die Winkelgeschwindigkeit der Spule als 'ω' angezeigt. Der folgende Ausdruck liefert den Drehimpuls der Spule und ist lω. Es ähnelt dem Druck, der auf die Spule ausgeübt wird. Durch Multiplizieren der beiden obigen Gleichungen erhalten wir
lw = NBAq
Außerdem wird die kinetische Energie über die Spule im Winkel „ϴ“ ausgelenkt und die Auslenkung wird mithilfe der Feder wiederhergestellt. Es wird vertreten durch
Drehmomentwert wiederherstellen = (1/2) cϴzwei
Kinetischer Energiewert = (1/2) lwzwei
Da das Rückstelldrehmoment der Spule dann der Auslenkung ähnlich ist
(1/2) cϴzwei= (1/2) lwzwei
cϴzwei= lwzwei
Auch die periodischen Schwingungen der Spule sind wie folgt dargestellt
T = 2∏√ (l / c)
T.zwei= (4∏zweil / c)
(T.zwei/ 4∏zwei) = (l / c)
(cTzwei/ 4∏zwei) = l
Endlich, (ctϴ / 2∏) = lw = NBAq
q = (ctϴ) / NBA2∏
q = [(ct) / NBA2∏] * ϴ)
Angenommen, k = [(ct) / NBA2∏
Dann ist q = k ϴ
'K' ist also der konstante Term des ballistischen Galvanometers.
Galvanometer-Kalibrierung
Bei der Kalibrierung des Galvanometers wird der konstante Wert des Geräts mithilfe einiger praktischer Methoden ermittelt. Hier sind die beiden Methoden des ballistischen Galvanometers und diese sind
- Durch ein Kondensator
- Durch gegenseitige Induktivität
Kalibrierung mit Kondensator
Der konstante Wert des ballistischen Galvanometers ist mit den Lade- und Entladewerten des Kondensators bekannt. Das untere ballistisches Galvanometerdiagramm Die Verwendung eines Kondensators zeigt den Aufbau dieser Methode.
Kalibrierung mit Kondensator
Die Konstruktion ist mit einer unbekannten elektromotorischen Kraft „E“ und einem Polschalter „S“ ausgestattet. Wenn der Schalter an den zweiten Anschluss angeschlossen wird, bewegt sich der Kondensator in die Ladeposition. Wenn der Schalter an den ersten Anschluss angeschlossen wird, bewegt sich der Kondensator auf die gleiche Weise in die Entladeposition, indem der Widerstand „R“ verwendet wird, der in Reihe mit dem Galvanometer geschaltet ist. Diese Entladung bewirkt eine Auslenkung der Spule im Winkel „ϴ“. Mit der folgenden Formel kann die Galvanometerkonstante bekannt sein und ist es auch
Kq = (Q / ϴ1) = CE / ϴ1 gemessen in Coulomb pro Bogenmaß.
Kalibrierung mit gegenseitiger Induktivität
Diese Methode benötigt Primär- und Sekundärspulen und die Galvanometerkonstante berechnet die Gegenseitigkeit Induktivität der Spulen. Die erste Spule wird durch die bekannte Spannungsquelle erregt. Aufgrund der gegenseitigen Induktivität wird sich der Strom im zweiten Stromkreis entwickeln und dieser wird für die Kalibrierung des Galvanometers verwendet.
Kalibrierung durch gegenseitige Induktion
Ballistische Galvanometer-Anwendungen
Einige der Anwendungen sind:
- In Steuerungssystemen eingesetzt
- Wird in Laserdisplays und Lasergravuren verwendet
- Wird verwendet, um Fotowiderstandsmessungen in der Messmethode von Filmkameras zu kennen.
Hier geht es also um das detaillierte Konzept eines ballistischen Galvanometers. Es erklärt klar die Funktionsweise, den Aufbau, die Kalibrierung, die Anwendungen und das Diagramm des Geräts. Es ist auch wichtiger zu wissen, welche Typen in ballistischen Galvanometern und Vorteile des ballistischen Galvanometers ?
