измерительные приборы. кр измер.приборы. Электрические измерительные аппараты
 Скачать 378 Kb.
|
|
Q1l k(i2)2 = Q2l, откуда: i1/i2 = √Q1/√Q2. Гальванометры 2-й категории, основанные на тепловых действиях тока, основаны на удлинении или ослаблении натяжения проволоки, нагреваемой током, пропускаемым через нее. В виде примера мы приведем принцип устройства теплового гальванометра Гартмана и Брауна. Тонкая проволока d (фиг. 11) натянута между А и В и оттягивается посередине проволокой e, закрепленной в К и оттягиваемой, в свою очередь, пружиной p через посредство нитки с1, навитой на блок D. К этому последнему прикреплен указатель f, перемещающийся по градуированной шкале.  Ток пропускается через проволоку d; эта последняя нагревается, вследствие чего ослабляется ее натяжение, влекущее за собой ослабление натяжения проволоки e; вследствие этого пружина p оттягивает эту проволоку, а блок D поворачивается. Чем сильнее ток, пропускаемый через проволоку d, тем больше будет нагреваться и растягиваться эта последняя, а тем, следовательно, больше будет ослабевать натяжение проволоки e, благодаря чему пружина p больше будет поворачивать блок D и указатель f; таким образом, по углу поворота указателя f можно судить о силе тока. Для измерения сильных токов необходимо проволоку d шунтировать, т. е. включить параллельно с нею более толстую проволоку с таким расчетом, чтобы через проволоку d проходила только определенная доля измеряемого тока, подобно тому, как это мы пояснили для гальванометров Deprez d’Arsonval’я. Тепловые гальванометры и амперметры могут служить как для измерения постоянного, так и для измерения переменного тока, ибо нагревание не зависит от направления тока. К приборам 3-й категории, основанным на химических действиях тока, относятся вольтаметры. Сила тока определяется по количеству отложившегося металла на одном из электродов из раствора данной соли металла, напр. в медных вольтаметрах — по количеству отложившейся меди из раствора медного купороса. Так, если за t секунд отложилось P граммов меди, а ток силой в 1 ампер за 1 секунду отлагает p граммов, то сила искомого тока будет: P/(p∙t) ампер. Такого рода аппараты применяются только для точных градуировок; для обыкновенных же измерений они неудобны. Вольтметры. Всякий гальванометр можно приспособить для измерения напряжения. Так, если между двумя зажимами напряжение V, то, включив между ними гальванометр, сопротивление которого g, мы получим для силы тока в гальванометре: i = k∙α, а следовательно, и: V/g = kα, откуда: V = gka. Но g величина постоянная, поэтому отклонения гальванометра будут также пропорциональны измеряемым напряжениям, а следовательно, гальванометр можно проградуировать на вольты. В электродинамометре напряжение будет пропорционально корню квадратному из отклонения и т. д. Отсюда видно, что всякий гальванометр можно проградуировать на вольты. Однако необходимо соблюдать следующие условия: 1) сопротивление гальванометра должно быть таковым, чтобы при измеряемом напряжении через него не прошел чрезмерно большой ток; необходимо, значит, чтобы для измерений больших напряжений сопротивление гальванометра-вольтметра было бы большое; если это последнее невелико, то в таком случае вместе с гальванометром включают последовательно между зажимами измеряемого напряжения добавочное сопротивление. Гальванометры-вольтметры должны обладать большим по сравнению с амперметрами сопротивлением еще и по следующей причине. Предположим, что нам необходимо измерить напряжение между точками А и В сопротивления R (фиг. 12), по которому протекает некоторый ток i.  Включим вольтметр G между А и B, тогда в G пойдет часть тока, входящего в R у точки А, и тем большая часть, чем сопротивление вольтметра G меньше; кроме того, между А и В будет уже включено не сопротивление R, а комбинированное сопротивление из R и сопротивления гальванометра G; вследствие этого напряжение между А и В будет не V, а уже другое, и вольтметр G измерит это другое сопротивление. Чем больше будет сопротивление G по отношению к R, тем меньше будет отличаться комбинированное сопротивление из R и G от R и тем меньше будет отличаться новое напряжение V между А и В от измеряемого V. Отсюда ясно, что сопротивление вольтметра G должно быть возможно больше по отношению к R. Кроме описанных аппаратов, для измерения напряжения пользуются специальными приборами, основанными на электростатических действиях. К таковым относятся электрометры и электростатические вольтметры. Представим себе металлическую плоскую цилиндрическую коробку А, В, А′, В′, разрезанную на четыре части (фиг. 13), и пусть внутри этой коробки помещена металлическая пластинка С (в виде цифры 8), могущая вращаться на подвесе (из одной или двух нитей).  Соединим диаметрально противоположные секторы коробки ВВ′ и АА′ металлически между собой. Сообщим подвижной части С определенный потенциал V от какого-нибудь источника электричества, квадранты же АА′ соединим с одним, а ВВ′ с другим из зажимов, между которыми требуется измерить данную разность потенциалов (напряжение); пусть потенциал одного зажима, соединенного с АА′, будет v1, а потенциал у другого зажима — V2. Если бы секторы (квадранты) АА′ и ВВ′ были бы заряжены электричеством одного и того же знака и при одинаковых потенциалах, то пластинка С заняла бы среднее положение, показанное на фиг. 13, ибо она одинаково отталкивалась или притягивалась той или другой парой квадрантов. Если бы заряжены были только квадранты ВВ′, напр., то С заняло положение посередине квадрантов ВВ′ (по средней линии этих последних); если же квадранты АА′ заряжены при меньшем потенциале V1, чем потенциал V2 квадрантов ВВ′, то С повернулось ближе к средней линии квадрантов ВВ′, и наоборот. Словом, положение пластинки С будет зависеть от разности потенциалов V1 — V2 квадрантов АА′ и ВВ′: чем больше будет эта разность, тем больше будет поворачиваться С в сторону квадрантов с большим потенциалом. Таким образом, по углу поворота пластинки С мы можем судить о разности потенциалов квадрантов АА′ и ВВ′ при условии, что потенциал пластинки С будет некоторой постоянной величиной. На этом принципе устроен электрометр лорда Кельвина (Томсона), общий вид которого показан на фиг. 14, где один из квадрантов снят.  Подвижная часть подвешена на нити, к которой прикреплено зеркальце, отраженные лучи от которого наблюдаются через отверстие футляра Н. Если мы подвижную часть соединим с тем же зажимом, как и квадранты ВВ′, то потенциал этой пластинки V будет = V2 (потенциал квадрантов ВВ′), тогда угол поворота пластинки |