Фізіка. 10 клас

Электравымяральны прыбор — гэта тэхнічная прылада, прызначаная для параўнання электрычнай велічыні з аднароднай велічынёй, прынятай за адзінку. Электравымяральныя прыборы падзяляюць на прыборы непасрэднай ацэнкі і прыборы параўнання. Для вымярэння электрычных велічынь у прыборах непасрэднай ацэнкі часта выкарыстоўваюць фізічныя працэсы, якія ствараюць круцільны момант і забяспечваюць перамяшчэнне рухомай часткі прыбора. Круцільны момант можа быць створаны ўзаемадзеяннем магнітнага поля пастаяннага магніта і току ў контуры (рамцы), магнітнага поля шпулі з токам і ферамагнетыка^*, узаемадзеяннем магнітных палёў шпуль з токам, узаемадзеяннем зараджаных цел. У залежнасці ад прыроды фізічнага ўзаемадзеяння, якое адбываецца ў прыборах, іх прынята падраздзяляць на магнітаэлектрычныя, электрамагнітныя, электрадынамічныя, індукцыйныя, электрастатычныя, тэрмадынамічныя і шэраг іншых сістэм.

Будова вымяральных прыбораў магнітаэлектрычнай сістэмы наступная (мал. 188.1). На лёгкую алюмініевую рамку прамавугольнай формы наматана шпуля 1, якая складаецца з некалькіх дзясяткаў віткоў ізаляванага проваду. Шпуля можа перамяшчацца ў вузкім зазоры паміж полюснымі наканечнікамі N і S пастаяннага магніта 5 і цыліндрам 2, вырабленым з магнітамяккага жалеза. Рамка са шпуляй мацуецца на дзвюх паўвосях, на адной з якіх ёсць паказальная стрэлка 6. Электрычна ізалявана адна ад адной устаноўлены дзве спіральныя спружыны 3, якія забяспечваюць падвядзенне току да шпулі і ствараюць процідзейны момант. Калі б у рухомай частцы вымяральнага механізма не было спружын 3, то падчас прапускання току праз рамку адбываўся б яе паварот, які заканчваўся б выхадам з вузкага зазору паміж полюснымі наканечнікамі N і S пастаяннага магніта 5 пры любым значэнні сілы току. Завостраныя канцы паўвосяў (керны) абапіраюцца на падпятнікі з агату, рубіну або іншага цвёрдага каменя. Ураўнаважыць рухомую частку прыбора ў полі цяжару пры любым становішчы паказальнай стрэлкі дапамагаюць процівагі 4.

У зыходным стане спружыны 3 утрымліваюць рамку ў пэўным становішчы раўнавагі, пры якім стрэлка 6 прыбора паказвае на нулявое дзяленне шкалы 7. Падчас праходжання току праз шпулю рамка паварочваецца. Пры гэтым спружыны дэфармуюцца і ў іх узнікаюць сілы пругкасці, круцільны момант М_кр якіх прапарцыянальны вуглу павароту рамкі. Круцільны момант М_кр ствараюць і магнітныя сілы, што дзейнічаюць на тыя прамалінейныя ўчасткі шпулі у час праходжання па ёй току, якія паралельныя паўвосям прыбора (мал. 188.2, а).

У аднародным магнітным полі велічыня круцільнага моманту М_кр залежыць не толькі ад сілы току I ў шпулі і модуля індукцыі В магнітнага поля, але і ад вугла θ паміж індукцыяй  і нармаллю  (мал. 188.2), праведзенай да плоскасці шпулі: М_вр = NISBsinθ, дзе N — колькасць віткоў у шпулі, S — плошча паверхні, абмежаванай адным вітком.

Выкарыстоўваючы пастаянныя магніты з полюснымі наканечнікамі спецыяльнай формы і цыліндры з магнітамяккага жалеза (мал. 188.3), можна дабіцца радыяльнага напрамку ліній індукцыі магнітнага поля ў той частцы, дзе могуць перамяшчацца віткі шпулі. У выніку пры нязменнай сіле току застаюцца пастаяннымі модуль індукцыі магнітнага поля, модуль магнітных сіл (сіл Ампера), якія дзейнічаюць на «актыўныя» ўчасткі шпулі і іх плячо для любога становішча шпулі ў сектары, прызначаным для правядзення вымярэнняў. Вугал павароту рамкі, пры якім момант сіл пругкасці, што вяртае яе ў зыходнае становішча, ураўнаважвае момант сіл Ампера, што выклікаюць паварот рамкі, становіцца прапарцыянальным сіле току ў шпулі, а шкала прыбора — раўнамернай.

Заспакаяльнікам вымяральнага механізма магнітаэлектрычных прыбораў з'яўляецца алюмініевы каркас рамкі. Пры ваганнях шпулі ў магнітным полі ў алюмініевым каркасе ўзбуджаюцца індукцыйныя токі, узаемадзеянне якіх з магнітным полем пастаяннага магніта стварае тармазны момант, які супакойвае ваганні шпулі і паказальнай стрэлкі.

У электравымяральных прыборах іншых сістэм рухомая частка звычайна мае прыкладна такую ж будову, як і прыборы магнітаэлектрычнай сістэмы.