Вимірювання магнітного потоку

Для вимірювань магнітного потоку постійного магнітного поля найчастіше використовують вимірювальні котушки – нерухомі або поворотні. При цьому вимірюють імпульс струму або імпульс напруги, що виникає при зміні повного потоку, який зчіплюється з витками вимірювальної котушки.

Вимірювання магнітного потоку за допомогою балістичного гальванометразасновано на вимірюванні за його допомогою імпульсу струму (рис. 10.11, а). Зміна потокозчеплення ∆ψ вимірювальної котушки визначається за формулою

∆ψ= C_б R α_max =C_ψ α_max, (10.20)

де С_б і R – ціна поділки і повний опір балістичного гальванометра відповідно; α_max – перша (максимальна) амплітуда відхилення рухомої частини гальванометра; C_ψ= C_б R – ціна поділки балістичного гальванометра по потокозчепленню (знаходиться експериментально).

Вимірявши ∆ψ і знаючи число w витків котушки, можна знайти значення вимірюваного потоку:

– для випадку, коли для зміни повного потоку від ψ_х до нуля котушка, наприклад, виноситься за межі поля;

– для випадку, коли для зміни повного потоку від +ψ_х до –ψ_х котушка, наприклад, повертається на 180˚. Калібрування балістичного гальванометра, тобто визначення C_ψ, здійснюють за схемою, показаною на рис. 10.12, б. Вимірювальна котушка під’єднується до кола гальванометра і при його калібруванні – щоб зберегти незмінним опір кола. Ціна поділки C_ψ гальванометра по потокозчепленню визначається як

, (10.21)

де М – коефіцієнт взаємної індуктивності котушки; ∆І₁ – зміна струму; α_max0 – відхилення показчика гальванометра, спричинене зміною струму ∆І₁.

Вимірювання магнітного потоку за допомогою веберметра здійснюється за схемою, зображеною на рис. 10.12. Відхилення покажчика веберметра пропорційне зміні потоку.

Оскільки механізм приладу не має механічного протидіючого моменту і стрілка може займати довільне положення на шкалі, до його схеми вводиться коректор, що служить для повернення покажчика в нульове положення. При коректуванні рухома рамка вимірювального механізму під’єднується до корегуючої котушки, розміщеній в магнітному полі постійного магніту.

Перевагою цього приладу перед балістичним гальванометром є те, що ціна його поділки практично не залежить від значення опору кола веберметра – це означає, що прилад може мати градуйовану шкалу і тому перед вимірюванням проводити калібрування вже не потрібно. Все це справедливо, щоправда, при умові, що опір зовнішнього кола не перевищує допустимих значень, наведених у паспорті приладу. Важливою перевагою веберметра є й те, що його покази мало залежать від швидкості зміни потокозчеплення.

Похибка вимірювання магнітних потоків такими приладами не перевищує 1…1,5%, однак їх чутливість на один-два порядки нижча, ніж у балістичних гальванометрів.

Визначення змінного магнітного потоку за допомогою нерухомих вимірювальних котушок зводиться до вимірювання наведеної в котушці ЕРС (див п. 10.2.1)

. (10.22)

Взагалі, коли крива досліджуваного потоку не є синусоїдною функцією часу, для визначення Ф_max слід вимірювати середнє значення ЕРС. Якщо ж відомо, що форма кривої синусоїдна (К_ф=1,11), то можна вимірювати діюче значення ЕРС – Е. Одночасне вимірювання діючого Е та середнього Е_сер значень ЕРС дає змогу визначити коефіцієнт форми кривої. Слід пам’ятати, що вимірювання цих ЕРС слід проводити високоомними вольтметрами (наприклад, електронними) для зменшення систематичної складової похибки, обумовленої споживанням приладу.