تم تقديم مقياس الجلفانومتر السابق بواسطة Johann Schweigger في عام 1820. كما تم تطوير الجهاز بواسطة Andre Marie Ampere. عززت التصميمات السابقة تأثير المجال المغناطيسي الذي طوره التيار من خلال عدد كبير من لفات الأسلاك. لذلك ، تم استدعاء هذه الأجهزة أيضًا كمضاعفات بسبب بنيتها المتشابهة تقريبًا. لكن المصطلح الجلفانومتر أصبحت أكثر شيوعًا بحلول عام 1836. ثم بعد العديد من التحسينات والتقدم ، ظهرت أنواع مختلفة من الجلفانومترات. والنوع الأول هو 'الجلفانومتر الباليستي'. توضح هذه المقالة بوضوح مبدأ العمل والبناء والتطبيقات والمزايا.
ما هو الجلفانومتر الباليستي؟
مقياس الجلفانومتر الباليستي هو الجهاز المستخدم لتقييم كمية تدفق الشحنات التي يتم تطويرها من التدفق المغناطيسي. هذا الجهاز هو نوع من الجلفانومتر الحساس والذي يطلق عليه أيضًا مقياس الجلفانومتر المرآة. على النقيض من النوع العام لقياس الجلفانومتر ، فإن الجزء المتحرك من الجهاز يحمل عزمًا أكثر بالقصور الذاتي ، لذلك يوفر وقتًا طويلاً من التذبذب. إنها تعمل حقًا كمتكامل يحسب مقدار الشحنة المطرودة منه. قد يكون هذا مثل المغناطيس المتحرك أو مثل الملف المتحرك.
مبدأ العمل
المبدأ الكامن وراء العمل الجلفانومتر الباليستية هو أنه يقيس مقدار الشحنة التي تتدفق عبر الملف المغناطيسي حيث يبدأ الملف في التحرك. عندما يكون هناك تدفق شحن عبر الملف ، فإنه يوفر زيادة في تيار القيمة بسبب عزم الدوران الذي يتم إنشاؤه في الملف ، ويعمل هذا العزم المطور لفترة زمنية أقصر.
البناء الجلفانومتر الباليستية
تعطي نتيجة الوقت وعزم الدوران قوة للملف ثم يتم تدوير الملف. عندما يتم استخدام الطاقة الحركية البادئة للملف بالكامل للتشغيل ، فإن الملف سيبدأ للوصول إلى موضعه الفعلي. لذلك ، يتأرجح الملف في الحلبة المغناطيسية ، ثم يتم تحديد الانحراف لأسفل من حيث يمكن قياس الشحنة. لذلك ، يعتمد مبدأ الجهاز بشكل أساسي على انحراف الملف الذي له علاقة مباشرة بكمية الشحنة التي تتدفق عبره.
البناء الجلفانومتر الباليستية
إن بناء الجلفانومتر الباليستي هو نفسه مثل جلفانومتر الملف المتحرك ويتضمن خاصيتين حيث تكون هذه:
- الجهاز لديه اهتزازات غير مخمد
- لديها أيضا الحد الأدنى بشكل استثنائي الكهرومغناطيسي التخميد
يتم تضمين الجلفانومتر الباليستي مع سلك نحاسي حيث يتم دحرجته عبر الإطار غير الموصّل للجهاز. يوقف البرونز الفسفوري الموجود في الجلفانومتر الملف الموجود بين الأقطاب المغناطيسية. لتعزيز التدفق المغناطيسي ، يتم وضع قلب الحديد داخل الملف.
الجزء السفلي للملف متصل بالزنبرك حيث يعطي عزم دوران للملف. عندما يكون هناك تدفق شحنة عبر الجلفانومتر الباليستي ، فإن الملف يحصل على حركة ويطور نبضة. الدافع للملف له علاقة مباشرة بتدفق الشحنة. يتم تحقيق القراءة الدقيقة في الجهاز من خلال تنفيذ ملف يحمل عزم قصور ذاتي متزايد.
تشير لحظة القصور الذاتي إلى أن الجسم يتعارض مع الحركة الزاوية. عندما تكون هناك زيادة في عزم القصور الذاتي في الملف ، فإن التذبذبات ستكون أكثر. لذلك ، بسبب هذه القراءة الدقيقة يمكن تحقيقها.
النظرية التفصيلية
يمكن تفسير النظرية التفصيلية للجلفانومتر الباليستي بالمعادلات التالية. من خلال النظر في المثال أدناه ، يمكن معرفة النظرية.
دعونا نفكر في ملف مستطيل الشكل يحتوي على عدد 'N' من المنعطفات والذي يتم الاحتفاظ به في مجال مغناطيسي ثابت. بالنسبة للملف ، الطول والعرض هما 'l' و 'b'. إذن ، مساحة الملف هي
أ = ل × ب
عندما يكون هناك تدفق للتيار عبر الملف ، يتم تطوير عزم الدوران عليه. حجم عزم الدوران تعطى بواسطة τ = NiBA
لنفترض أن تدفق التيار عبر الملف لكل فترة زمنية دنيا هو dt وبالتالي يتم تمثيل التغيير في التيار على أنه
τ dt = NiBA dt
عندما يكون هناك تدفق تيار عبر الملف لفترة زمنية 't' ثانية ، يتم تمثيل القيمة على أنها
ʃ0رτ دت = الدوري الاميركي للمحترفين ʃ0رidt = NBAq
حيث 'q' هو المبلغ الإجمالي للشحنة التي تتدفق عبر الملف. تظهر لحظة القصور الذاتي الموجودة للملف على أنها 'أنا' وتظهر السرعة الزاوية للملف على أنها 'ω'. يوفر التعبير أدناه الزخم الزاوي للملف وهو lω. إنه مشابه للضغط المطبق على الملف. بضرب المعادلتين أعلاه ، نحصل على
lw = NBAq
كما أن الطاقة الحركية عبر الملف سيكون لها انحراف بزاوية '' وسيتم استعادة الانحراف باستخدام الزنبرك. يمثله
استعادة قيمة عزم الدوران = (1/2) جاثنين
قيمة الطاقة الحركية = (1/2)lwاثنين
نظرًا لأن عزم دوران الملف يشبه الانحراف
(1/2) جاثنين= (1/2)lwاثنين
جاثنين= lwاثنين
أيضًا ، تظهر التذبذبات الدورية للملف على النحو التالي
T = 2∏√ (لتر / ج)
تياثنين= (4∏اثنينلتر / ج)
(تاثنين/ 4∏اثنين) = (لتر / ج)
(قيراطاثنين/ 4∏اثنين) = ل
أخيرا، (ctϴ/2∏) =lw = NBAq
ف = (ctϴ) / NBA2∏
q = [(ct) / NBA2∏] * ϴ)
افترض أن k = [(ct) / NBA2∏
ثم q = k ϴ
إذن ، 'k' هو المصطلح الثابت للجلفانومتر الباليستي.
معايرة الجلفانومتر
معايرة الجلفانومتر هي طريقة لمعرفة القيمة الثابتة للجهاز بمساعدة بعض المنهجيات العملية. فيما يلي طريقتان للجلفانومتر الباليستي وهذه هي
- من خلال أ مكثف
- من خلال الحث المتبادل
المعايرة باستخدام المكثف
تُعرف القيمة الثابتة للجلفانومتر الباليستي بقيم الشحن والتفريغ للمكثف. الأسفل مخطط الجلفانومتر الباليستي استخدام مكثف يوضح بناء هذه الطريقة.
المعايرة باستخدام المكثف
تم تضمين البناء مع قوة دافعة كهربائية غير معروفة 'E' ومفتاح قطب 'S'. عندما يتم توصيل المفتاح بالطرف الثاني ، ينتقل المكثف إلى موضع الشحن. بالطريقة نفسها ، عندما يتم توصيل المفتاح بالطرف الأول ، ينتقل المكثف إلى موضع التفريغ باستخدام المقاوم 'R' المتصل على التوالي بجلفانومتر. يسبب هذا التفريغ انحرافًا في الملف بزاوية ''. باستخدام الصيغة أدناه ، يمكن معرفة ثابت الجلفانومتر وهو كذلك
Kq = (Q / ϴ1) = م / ϴ1 تقاس بوحدة كولوم لكل راديان.
المعايرة باستخدام الحث المتبادل
تحتاج هذه الطريقة إلى ملفات أولية وثانوية ويحسب ثابت الجلفانومتر المتبادل الحث من الملفات. يتم تنشيط الملف الأول من خلال مصدر الجهد المعروف. بسبب الحث المتبادل ، سيكون هناك تطور للتيار هو الدائرة الثانية ويستخدم هذا لمعايرة الجلفانومتر.
المعايرة باستخدام الحث المتبادل
تطبيقات الجلفانومتر الباليستية
قليل من التطبيقات هي:
- يعمل في أنظمة التحكم
- تستخدم في شاشات الليزر والنقش بالليزر
- تستخدم لمعرفة قياسات المقاومة الضوئية في طريقة القياس لكاميرات الأفلام.
إذن ، هذا كله يتعلق بالمفهوم التفصيلي لجلفانومتر باليستي. يشرح بوضوح عمل الجهاز والبناء والمعايرة والتطبيقات والرسم التخطيطي. من المهم أيضًا معرفة الأنواع الموجودة في الجلفانومتر الباليستي و مزايا الجلفانومتر الباليستية ؟
