Ballistische galvanometer:een hulpmiddel voor het meten van lading

Een ballistische galvanometer is een gespecialiseerd type galvanometer dat is ontworpen om elektrische lading te meten in plaats van continue stroom. Het werkt door gebruik te maken van de magnetische afbuiging van een spoel die de lading draagt, waarbij de afbuiging recht evenredig is met de totale lading die erdoorheen is gegaan.

Constructie:

De basiscomponenten van een ballistische galvanometer zijn onder meer:

1. spoel: Een single-turn of multi-turn spoel die is opgehangen in een magnetisch veld, vaak gecreëerd door een permanente magneet.

2. Suspensiesysteem: De spoel wordt opgehangen door een dunne, torsievrije vezel (zoals een zijden draad of metalen lint) om demping te minimaliseren. Hierdoor kan de spoel vrij oscilleren nadat de lading erdoorheen gaat.

3. spiegel: Een kleine spiegel is bevestigd aan de spoel, die een lichtstraal op een schaal weerspiegelt. De afbuiging van de spiegel is evenredig met de hoekverplaatsing van de spoel.

4. dempingsmechanisme: Een klein luchtbestendigheidsaanval of wervelstroomdemping wordt soms opgenomen om de oscillaties te vertragen en meer nauwkeurige metingen mogelijk te maken.

5. schaal: Een afgestudeerde schaal wordt op een afstand van de spiegel geplaatst om de afbuiging van de lichtstraal te meten.

Hoe het werkt:

Wanneer een lading door de spoel gaat, creëert deze een magnetisch dipoolmoment dat interageert met het magnetische veld. Deze interactie zorgt ervoor dat de spoel roteert en een maximale hoekverplaatsing bereikt (θ). De hoekverplaatsing is gerelateerd aan de lading (Q) door de volgende vergelijking:

θ =kq

waar 'K' een constante is, afhankelijk van de constructie van de galvanometer.

Key -functies:

* Hoge gevoeligheid: Vanwege de afwezigheid van demping zijn ballistische galvanometers zeer gevoelig voor kleine ladingen.

* single-shot meting: Ze meten de totale lading die door de spoel is gegaan in een enkele puls, in tegenstelling tot ammeters die de continue stroom meten.

* breed scala aan toepassingen: Van het meten van condensatorkosten tot het onderzoeken van tijdelijke stromingen in circuits, ballistische galvanometers vinden gebruik op verschillende gebieden.

Toepassingen:

* Capaciteit meten: Door een condensator door de galvanometer te ontladen en de afbuiging te observeren, kan men de capaciteit bepalen.

* Onderzoek naar elektromagnetische inductie: Het kan worden gebruikt om de lading te meten die in een spoel wordt geïnduceerd door de magnetische flux te veranderen.

* Het meten van magnetische veldsterkte: Door de lading te meten die wordt geïnduceerd in een spoel die door een magnetisch veld beweegt, kan men de veldsterkte bepalen.

Beperkingen:

* Langzame responstijd: De slingerende beweging van de spoel maakt ballistische galvanometers ongeschikt voor het meten van snel variërende ladingen.

* gevoeligheid voor externe verstoringen: Hun gevoeligheid maakt ze vatbaar voor trillingen en externe magnetische velden.

Over het algemeen is de ballistische galvanometer een krachtig hulpmiddel voor het meten van elektrische lading. Het unieke ontwerp en de principes zorgen voor precieze metingen van tijdelijke ladingen, wat van onschatbare waarde blijkt te zijn in verschillende wetenschappelijke en technische toepassingen.