измерительные приборы. кр измер.приборы. Электрические измерительные аппараты
 Скачать 378 Kb.
|
x = (10/100)с = 1/10с. Таким образом, если пришлось для с взять, например, 250 омов для того, чтобы стрелка гальванометра не отклонялась при замыкании и размыкании мостика kk′, то искомое сопротивление x будет: x = 1/10 x 250 = 25 омов. Сопротивления а, b называются балансами моста, а сопротивление с — сравнительным сопротивлением или сравнительной веткой моста. Все эти сопротивления размещаются в особом ящике наподобие магазинов сопротивлений, как это показано схематически на фиг. 20: концы катушек сопротивлений балансов а и b подходят к пластинкам между зажимами А, В, С и состоят из сопротивлений в 10, 100, 1000 омов, а концы катушек сравнительного сопротивления соединены с пластинками между зажимами D, E, причем это сопротивление (или лучше — этот магазин сопротивления с) соединяется с зажимом А баланса а пластинкой AD, разделенной на две части, которые можно соединять, вставляя между этими частями штепсель. Сопротивление x включается между зажимами В и E, гальванометр — между В и А через ключ k, батарея же с зажимами С и E через ключ k′. Сопротивления а и с изменяются путем вставления штепселей между соответствующими пластинками, как это делается в магазинах сопротивлений. На принципе Уитстонова моста основан целый ряд других мостов, как, например, проволочный мост де Нервиля, Томсона (лорда Кельвина), Сименса и др., служащие для определения весьма малых сопротивлений. Аппараты для измерения магнитных величин. Мы уже сказали раньше, что посредством баллистического гальванометра можно определить магнитный поток, магнитную индукцию для данного материала магнитную проницаемость и т. д., но существуют аппараты, посредством которых можно измерить те же величины, не прибегая к помощи баллистического гальванометра, а пользуясь чисто магнитными свойствами. К таким аппаратам принадлежит пермеаметр С. Томпсона, основанный на притягательной силе электромагнитов. Он состоит из массивной железной рамы (фиг. 21), внутри которой помещается катушка.  Сквозь рамку и катушку пропускается стержень а из испытуемого материала. При пропускании тока через катушку стержень и рама намагничиваются, причем нижний конец стержня притягивается рамой; отрывая стержень, замечают по динамометру D, при каком усилии произойдет отставание стержня от рамы; пусть p — это усилие в граммах; тогда, если магнитная индукция данного стержня — В, его поперечное сечение — S, то мы будем иметь: 981p = (В2S)/8π, где π = 3,1415, откуда найдем В. Если же нам известны сила тока, проходящего через катушку, и число витков проволоки, приходящееся на 1 см длины катушки, то не трудно вычислить намагничивающее поле H, а тогда можно определить магнитную проницаемость μ = B/H. Предыдущая формула лишь приблизительная, выведенная при допущении, что магнитным сопротивлением рамы можно пренебречь по сравнению с магнитным сопротивлением испытуемого стержня. Этот последний отрывается постепенно, его оттягивают винтовым приспособлением. На принципе магнитного притяжения устроены весы Du Bois, описание которых читатель найдет в сочинении «Э. измерения Э. Жерара». Для измерения потерь на гистерезис пользуются так называемыми гистерезиометрами; наиболее простым является гистерезиометр Юинга, принцип которого заключается в следующем: между полюсами постоянного магнита в виде буквы С вращается пакет из листов испытуемого материала; магнит качается на остриях и удерживается в равновесии противовесом. Испытуемый пакет, вращаясь между полюсами магнита С, будет намагничиваться то в одну, то в другую сторону и, если бы не было потерь на гистерезис, т. е. если бы намагничивание в одну сторону пакета происходило совершенно так же, как и в другую, то магнит С качался бы одинаково в одну и в другую сторону, при явлениях же гистерезиса качания в одну сторону будут больше, чем в другую, и при быстром вращении пакета магнит С будет наклоняться в определенную сторону тем больше, чем больше потеря на гистерезис, т. е. чем больше будет разниться намагничивание в одном направлении от намагничивания в противоположном направлении. Таким образом, по отклонениям магнита С можно судить о потере на гистерезис данного образчика. Более подробное описание этого аппарата можно найти в сочинении «Э. измерения Эрика Жерара». Весьма удобным для той же цели является гистерезиометр Блонделя, изготовляемый фирмой Carpentier во Франции. Осциллографы. Так называются аппараты, служащие для определения мгновенных значений переменного тока или переменного напряжения. Амперметры и вольтметры дают, как известно, при измерении переменных токов и напряжений так называемые действующие значения, т. е. значения, соответствующие корню квадратному средней квадратов сил токов и напряжений за полный период изменений. Но часто интересно знать значения тока и напряжения в разные моменты периода изменений; вот для этой цели и служат осциллографы. Возьмем гальванометр с постоянными магнитами и с подвижной обмоткой (типа Deprez d’Arsonval’я), пропустим сначала ток одного направления — тогда рамка повернется в одну сторону; если же ток переменит направление, то и рамка повернется в противоположную сторону. Однако если перемены направления тока будут происходить быстро и если момент инерции рамки довольно большой, то эта последняя не будет поспевать поворачиваться соответственно изменению тока; для того, чтобы этого достигнуть, необходимо взять очень легкую рамку с незначительным моментом инерции; тогда колебания рамки будут следовать за колебаниями тока. Таков принцип применяемых в настоящее время осциллографов. В осциллографах Blondel’я и Duddell’я подвижная рамка состоит из двух весьма близко расположенных тонких проволок, представляющих собой всю обмотку; момент инерции такой системы может быть доведен до весьма малой величины. Фазометры. Так называют аппараты, служащие для непосредственного измерения разности фаз между двумя токами или между напряжением и током. Если два тока изменяются так, что первый приобретает наибольшее значение на некоторое время t позже, чем второй, то говорят, что первый ток по фазе отстает от второго на время t и что разность фаз этих токов равна t, разность фаз выражают большею частью не временем, а долей полного периода; так, если t составляет 1/4 периода, то говорят, что первый ток отстает по фазе от второго на 1/4 периода. Большинство фазометров основано на свойстве двух токов, разнящихся по фазе, создавать вращающееся магнитное поле, которое, действуя на замкнутый контур, создает вращающееся усилие, тем большее, чем больше разность фаз между двумя исследуемыми токами. Для определения разности фаз между напряжением и током можно также пользоваться ваттметром. Если разность фаз между напряжением V и током I будет φ, то, как известно, энергия в секунду (мощность) выразится произведением VICosφ; эту энергию нам дает ваттметр. Зная V, I (измерив их вольтметром и амперметром), мы получим, разделив показание ваттметра: (VICosφ)/(VI) = Cosφ, откуда определим угол разности фаз φ. Из наиболее известных фазометров отметим: фазометр Доливо-Добровольского и фазометр Гартмана и Брауна. Регистрирующими аппаратами называются аппараты, показания которых записываются автоматически. Представим себе, что конец стрелки амперметра, вольтметра, ваттметра перемещается вдоль цилиндра, на который навернута бумага, и что этот цилиндр приводится во вращение часовым механизмом; по мере перемещения этого цилиндра конец стрелки, снабженный штифтом с краской, будет оставлять след на бумаге, по которому можно судить, в какое время было то или другое показание аппарата, если бумага будет разделена линиями, параллельными оси цилиндра, на часы (или минуты), а линиями, перпендикулярными к первым, на амперы, вольты или ватты. Строго говоря, линии, делящие бумагу на время (линии аа′, bb′ и т. д.), должны быть не прямыми, а дугами круга, ибо конец стрелки будет перемещаться по дуге круга, а не по прямой линии. Существует еще целый ряд специальных приборов, напр. для измерения частоты переменного тока, напряжения магнитного поля (висмутова спираль и др.). См. «Электрические измерения Э. Жерара» (рус. перев. П. Войнаровского); Armagnat, «Instruments et methodes de mesures électriques industrielles»; Nithammer, «Elektrotechnisches Praktikum»; Grunmach, «Messmethoden und Messapparate»; «Школа современного электротехника» (с нем.); Загржевский, «Электрические измерения». П. Войнаровский. |