Загальна інформація
Застосування
Гальванометри - це електромеханічні прилади для вимірювання струму, які генерують механічний обертовий рух, пропорційний електричному струму.
Цей принцип використовується, зокрема, в рухомих котушках у поєднанні зі стрілкою і шкалою в якості індикаторного приладу. Іншим застосуванням є гальванометричний пристрій, який використовується для швидкого регулювання кута для світлових покажчиків, сканерів або в програвачах компакт-дисків.
Гальванометр названо на честь італійського лікаря та дослідника Луїджі Гальвані.
Гальванометр
Інша інформація (1/3)
Попередні знання
Вимірювальні прилади з рухомою котушкою не можна застосовувати для вимірювань при змінному струмі чи змінних напругах безпосередньо, а лише з увімкненим перед ними випрямлячем або якщо вони перебувають у положенні «нуль посередині», а частота змінного струму дуже низька.
Принцип
Гальванометр складається з постійного магніту, у магнітному полі якого міститься котушка, здатна обертатися навколо осі та несе стрілку. Коли крізь котушку тече струм, усередині неї виникає магнітне поле, тим сильніше, чим більша сила струму. Це магнітне поле відхиляє котушку зі стрілкою з положення спокою тим більше, чим більша сила струму, а саме - відповідно до напрямку струму праворуч або ліворуч. На продовженні стрілки за віссю обертання закріплено противагу, сила тяжіння якої повертає стрілку у вертикальне положення спокою і відстань якої до осі обертання можна змінювати, щоб варіювати повертальну силу для стрілки.
Інша інформація (2/3)
Навчальна мета
Гальванометр - це електричний вимірювальний інструмент або вимірювальний прилад для виявлення найменших постійних і змінних струмів. Він використовує принцип приладу з рухомою котушкою, рідше також приладу з рухомим магнітом, і розрахований на високу чутливість до струму з відмовою від високої точності. Тому він придатний насамперед як нуль-індикатор у вимірювальних мостах і компенсаційних схемах.
Завдання
Продемонструй за допомогою моделі гальванометра, як побудовані вимірювальні прилади з рухомою котушкою і як вони працюють.
Інша інформація (3/3)
Лампа розжарювання, застосована в досліді, слугує для обмеження струму і як індикатор сили струму. У обговоренні з учнями можна було б з'ясувати, що вона не придатна як вимірювальний прилад, бо, по-перше, при малих силах струму вона взагалі не світиться, по-друге, за різною яскравістю навряд чи можна оцінити різні за величиною сили струму, і по-третє, вона не передає жодної інформації про напрямок струму. Оскільки напруга і сила струму пропорційні одна одній, прилади з рухомою котушкою можна застосовувати не лише для вимірювання сил струму, а й напруг.
Правила безпеки
Для цього досліду діють загальні правила безпечного експериментування на уроках природничих наук.
Теорія
Прилад з рухомою котушкою - це електричний вимірювальний інструмент, вимірюваною величиною якого є кут повороту котушки (рухомої котушки) у полі постійного магніту. Постійний магніт створює магнітний потік, який полюсні наконечники та осердя з м'якого заліза концентрують у повітряному зазорі. Котушка, крізь яку тече вимірюваний струм, зазнає обертального моменту і рухає стрілку. Прилад з рухомою котушкою показує середнє арифметичне значення струму, що протікає, тож пристрій придатний і як амперметр, і як вольтметр, що споживає струм, при постійному струмі (вимірювання струму й напруги). За допомогою вимірювальних випрямлячів (схема Греца, випрямляч) або термоперетворювачів можна вимірювати і при змінному струмі. Гальванометр - це особливо чутливий прилад з рухомою котушкою. Гальванометр - це електричний вимірювальний інструмент або вимірювальний прилад для виявлення найменших постійних і змінних струмів.
У першій половині цього століття такі інструменти ще переважно застосовували як індикаторні прилади для найрізноманітніших прецизійних вимірювань. Сьогодні вони відіграють у вимірювальній техніці лише другорядну роль, бо тим часом з'явилися електронні вимірювальні прилади, якими можна досягти такої самої і навіть більшої чутливості.
Обладнання
Складання та виконання
Складання
- Склади дослід відповідно до рисунка ліворуч.
- Збери модель гальванометра і під'єднай її з'єднувальними проводами та перехідними штекерами, що належать до моделі гальванометра, як показано на рисунку праворуч.
Виконання
- Установи на блоці живлення і увімкни його.
- Замкни вимикач і повільно підвищуй напругу до . Спостерігай при цьому за стрілкою і лампою розжарювання (1).
- Знизь напругу до . Спостерігай при цьому знову за стрілкою і лампою розжарювання (1).
- Розімкни вимикач і поміняй місцями під'єднання з'єднувальних проводів на котушці, змінивши тим самим полярність вимірювального приладу.
- Замкни вимикач, підвищ напругу, як і раніше, а потім знову знизь до . Спостерігай при цьому за стрілкою і лампою розжарювання (2)-
- Перемкни напругу на блоці живлення на ~ . Спостерігай знову за лампою розжарювання і стрілкою (3).
Спостереження та опрацювання результатів
Спостереження
(1) Зі зростанням напруги відхилення стрілки збільшується, і лампа розжарювання починає світитися. Лампа розжарювання гасне, а відхилення зменшується, коли напруга стає меншою.
(2) Стрілка відхиляється у зворотному напрямку. У поведінці лампи розжарювання нічого не змінюється.
(3) Лампа розжарювання світиться, але стрілка не відхиляється.
Опрацювання результатів (1/2)
На котушку, крізь яку тече струм, у магнітному полі діє сила і тим самим створюється обертальний момент. На цьому ґрунтується принцип дії гальванометра.
Гальванометр складається з постійного магніту, у магнітному полі якого міститься котушка, здатна обертатися навколо осі та несе стрілку. Коли крізь котушку тече струм, усередині неї виникає магнітне поле, тим сильніше, чим більша сила струму. Це магнітне поле відхиляє котушку зі стрілкою з положення спокою тим більше, чим більша сила струму, а саме - відповідно до напрямку струму праворуч або ліворуч.
Опрацювання результатів (2/2)
На продовженні стрілки за віссю обертання закріплено противагу, сила тяжіння якої повертає стрілку у вертикальне положення спокою і відстань якої до осі обертання можна змінювати, щоб варіювати повертальну силу для стрілки.
Через свою будову такі електричні вимірювальні прилади називають вимірювальними приладами з рухомою котушкою.
Їх не можна застосовувати для вимірювань при змінному струмі чи змінних напругах безпосередньо, а лише з увімкненим перед ними випрямлячем або якщо вони перебувають у положенні «нуль посередині», а частота змінного струму дуже низька.
Старий вимірювальний прилад