אמצעים ושיטות למדידת כמויות מגנטיות

לפעמים, כדי לפתור בעיות טכניות או לצורכי מחקר, יש צורך למדוד כמויות מגנטיות. כמובן, ניתן לקבוע את הערך של הכמות המגנטית הנדרשת גם בעקיפין על ידי שימוש בנוסחאות המבוססות על נתונים ראשוניים ידועים. עם זאת, כדי לקבל את הערך המדויק ביותר של השטף המגנטי F, האינדוקציה המגנטית B או עוצמת השדה המגנטי H, שיטת המדידה הישירה מתאימה יותר. הבה נבחן את שיטות המדידה הישירה של כמויות מגנטיות.

באופן עקרוני, ניתן להתבסס על שיטת מדידת הערך המגנטי שדה מגנטי לזרם או לחוט. הכוח הנגרם מהשדה המגנטי מחובר לתהליך החשמלי, ולאחר מכן בעזרת מכשיר מדידה חשמלי מתקבל ערך הכמות הנמדדת בצורה נוחה לתפיסה אנושית.

ישנן שתי שיטות עיקריות למדידת כמויות מגנטיות: אינדוקציה וגלוונומגנטית.

הראשון מבוסס על אינדוקציה של EMF כאשר השטף המגנטי משתנה, השני - על פעולת השדה המגנטי על הזרם. הבה נבחן את שתי השיטות הללו בנפרד.

שיטת אינדוקציה אלקטרומגנטית

ידוע שכאשר סיבובי הסליל L ​​נחצים על ידי השטף המגנטי F (כאשר השטף המגנטי החודר למעגל משתנה), מושרה EMF (E) במוליך הסליל, פרופורציונלי לקצב השינוי של המגנטי. שטף dF / dt, כלומר פרופורציונלי לערכו F. תופעה זו מתוארת על ידי הנוסחה:

בשדה מגנטי אחיד, השטף המגנטי F יהיה פרופורציונלי ישיר לאינדוקציה המגנטית B, ומקדם המידתיות יהיה שטח הלולאה S המנוקב בקווי האינדוקציה המגנטית.

בהמשך - אינדוקציה מגנטית B יתברר כפרופורציונלי ישיר לעוצמת השדה המגנטי H דרך הקבוע המגנטי μ0 אם התופעה מתרחשת בוואקום, או בהתחשב בחדירות המגנטית של המדיום - גם דרך החדירות המגנטית היחסית μ של המדיום הזה. .

אז, שיטת האינדוקציה מאפשרת לך למצוא את הערכים: שטף מגנטי Ф, אינדוקציה מגנטית B וחוזק שדה מגנטי H. מכשירים למדידת שטף מגנטי נקראים webmeters או Fluxmeters (מתוך שטף - שטף).

Webermeter מורכב מסליל אינדוקציה עם פרמטרים ידועים ואינטגרטור DUT. ההתקן המשלב הוא גלוונומטר מגנו-אלקטרי.

אם מכניסים או מוציאים את הסליל של מד רשת לחלל שבו יש שדה מגנטי, אזי הסטייה של מנגנון המדידה של מד הרשת (הסטת נקודה או שינוי מספרים בתצוגה) תהיה פרופורציונלית ל- אינדוקציה B של השדה המגנטי הזה.התלות המתמטית מתוארת בקלות על ידי הנוסחה:

שיטה גלוונומגנטית (שיטת הול)

ידוע כי הכוח של אמפר פועל על חוט נושא זרם הנמצא בשדה מגנטי חיצוני, ואם נסתכל על התהליך מקרוב, אז הכוח של לורנץ פועל על חלקיקים טעונים הנעים בחוט.

אז אם לוח מוליך ממוקם בשדה מגנטי וזרם חשמלי ישר או חילופין עובר דרך הלוח, אזי יופיע הפרש פוטנציאל ישיר או מתחלף על פני קצוות הלוח. ההבדל הפוטנציאלי הזה Ex נקרא Hall EMF.

בהתבסס על הפרמטרים המוכרים של הלוח, בהכרת ה- Hall EMF, ניתן לקבוע את ערך האינדוקציה המגנטית B. מכשיר שנועד למדוד את האינדוקציה המגנטית נקרא טסלמטר.

אם חיישן הול (חיישן הול) כוח ממקור אחד ולאחר מכן להחיל הפרש פוטנציאל מפצה ממקור שני, ואז ניתן לקבוע את ה-Emf של Hall בשיטת המפצה באמצעות השוואת.

המכשיר די פשוט: מתח הפיצוי הנלקח מהנגד המתכוונן מופעל באנטי-פאזה עם ה-Emf של Hall וכך נקבע הערך של ה-Emf של Hall. כאשר מעגל הפיצוי וחיישן ההול מוזנים מאותו מקור, מתבטלת השגיאה שיכולה לנבוע מחוסר היציבות של המתח והתדר של הגנרטור.

חיישני הול נמצאים בשימוש נרחב כחיישני מיקום הרוטור במנועים חשמליים ומכונות אחרות בהן ניתן לקבל אות ממגנט קבוע נע או מליבת שנאי ממוגנט.בפרט, חיישן הול ביישומים מסוימים משמש כסוג של חלופה לשנאי המדידה של זרם.