Sredstva i metode za mjerenje magnetskih veličina
Ponekad je za rješavanje tehničkih problema ili u istraživačke svrhe potrebno izmjeriti magnetske veličine. Naravno, vrijednost tražene magnetske veličine može se utvrditi i neizravno pribjegavanjem formulama temeljenim na poznatim početnim podacima. Međutim, za dobivanje najtočnije vrijednosti magnetskog toka F, magnetske indukcije B ili jakosti magnetskog polja H, prikladnija je izravna metoda mjerenja. Razmotrimo metode izravnog mjerenja magnetskih veličina.
U principu, metoda mjerenja magnetske vrijednosti može se temeljiti na magnetsko polje na struju ili na žicu. Sila uzrokovana magnetskim poljem povezuje se s električnim procesom, a zatim se uz pomoć električnog mjernog uređaja dobiva vrijednost izmjerene veličine u obliku pogodnom za ljudsku percepciju.
Postoje dvije glavne metode mjerenja magnetskih veličina: indukcijska i galvanomagnetska.
Prvi se temelji na indukciji EMF-a kada se mijenja magnetski tok, drugi - na djelovanju magnetskog polja na struju. Pogledajmo ove dvije metode odvojeno.
Metoda elektromagnetske indukcije
Poznato je da kada magnetski tok F prijeđe zavoje zavojnice L (kada se mijenja magnetski tok koji prodire u krug), u vodiču zavojnice inducira se EMF (E), proporcionalan brzini promjene magnetskog toka. fluksa dF / dt, odnosno proporcionalno njegovoj vrijednosti F. Ovaj fenomen opisuje se formulom:
U jednoličnom magnetskom polju, magnetski tok F bit će izravno proporcionalan magnetskoj indukciji B, a koeficijent proporcionalnosti bit će područje petlje S probijene linijama magnetske indukcije.
Nadalje - magnetska indukcija Pokazat će se da je B izravno proporcionalan jakosti magnetskog polja H kroz magnetsku konstantu μ0 ako se pojava događa u vakuumu, ili uzimajući u obzir magnetsku propusnost medija - također kroz relativnu magnetsku propusnost μ ovog medija .
Dakle, indukcijska metoda omogućuje pronalaženje vrijednosti: magnetskog toka F, magnetske indukcije B i jakosti magnetskog polja H. Uređaji za mjerenje magnetskog toka nazivaju se webmetri ili fluksmetri (od flux - tok).
Webermetar se sastoji od indukcijske zavojnice s poznatim parametrima i DUT integratora. Integrirajući uređaj je magnetoelektrični galvanometar.
Ako se zavojnica web metra unese ili izvadi iz prostora u kojem postoji magnetsko polje, tada će otklon mjernog mehanizma web metra (otklon točke ili promjena brojeva na displeju) biti proporcionalan indukcija B tog magnetskog polja.Matematička ovisnost lako se opisuje formulom:
Galvanomagnetska metoda (Hall metoda)
Poznato je da Amperova sila djeluje na žicu kojom teče struja koja se nalazi u vanjskom magnetskom polju, a ako pobliže promatramo proces, onda Lorentzova sila djeluje na nabijene čestice koje se kreću u žici.
Dakle, ako se vodljiva ploča postavi u magnetsko polje i kroz ploču prolazi istosmjerna ili izmjenična električna struja, tada će se na krajevima ploče pojaviti izravna ili izmjenična razlika potencijala. Ova razlika potencijala Ex naziva se Hall EMF.
Na temelju poznatih parametara ploče, poznavajući Hall EMF, moguće je odrediti vrijednost magnetske indukcije B. Uređaj namijenjen mjerenju magnetske indukcije naziva se teslametar.
Ako Hallov senzor (Hallov senzor) snage iz jednog izvora i zatim primijenite kompenzacijsku razliku potencijala iz drugog izvora, tada je moguće odrediti Hallovu emf metodom kompenzatora pomoću komparatora.
Uređaj je prilično jednostavan: kompenzacijski napon uzet s podesivog otpornika primjenjuje se u protufazi s Hallovom emf i tako se određuje vrijednost Hallovog emf. Kada se kompenzacijski krug i Hallov senzor napajaju iz istog izvora, eliminira se greška koja može nastati zbog nestabilnosti napona i frekvencije generatora.
Hallovi senzori naširoko se koriste kao senzori položaja rotora u elektromotorima i drugim strojevima gdje se signal može dobiti od pokretnog trajnog magneta ili od magnetizirane jezgre transformatora.Konkretno, Hallov senzor u nekim primjenama djeluje kao svojevrsna alternativa mjernom strujnom transformatoru.