Магнитное поле и его свойства. Магнитная индукция. Сила Ампера. Работа при перемещении проводника в магнитном поле. Намагничивание веществ, страница 20

Электромагнит замечателен тем, что его можно намагничивать и размагничивать, включая ток его обмотке. Именно эта особенность электромагнита определяет его широкое использование в различных автоматических устройствах, например, электромагнитном реле. Электромагниты используют в подъемных кранах, в телефоне, телеграфе, в электродвигателях, в генераторах, в измерительных приборах и т.д.

Одно из важных свойств ферромагнетиков заключается в том, что они изменяют свой объем в процессе перемагничивания. Это свойство ферромагнетиков называют магнитострикцией. Его используют для получения колебаний. Для этого вставляют в катушку сердечник с выступающим концом и питают катушку переменным током высокой частоты.

3 Работа и устройство амперметра и вольтметра.

Магнитное действие тока используется в электроизмерительных приборах двух типов: магнитоэлектрических и электромагнитных.

В магнитоэлектрическом приборе имеется неподвижный постоянный магнит и подвижная рамка, которая поворачивается под действием силы Ампера, когда в рамке идет ток (рис. 38). Спираль оси рамки противодействует повороту рамки. Чем больше ток, протекающий по рамке, тем на больший угол она поворачивается. Рамка соединена со стрелкой, конец которой перемещается по шкале.

Магнитоэлектрические приборы отличаются большой точностью и высокой чувствительностью, но пригодны только для постоянного тока.

В электромагнитном приборе (рисунок 39) имеется неподвижная катушка и подвижный сердечник из мягкой стали, который втягивается в катушку, когда по ней течет ток. Сердечник соединен со стрелкой, конец которой перемещается по шкале, когда сердечник втягивается в катушку.

Колебания стрелки при включении прибора в цепь успокаивает воздушный тормоз, который называют демпфером. Этот прибор менее точен и чувствителен, чем магнитоэлектрический, но он же может применяться в цепях и постоянного, и переменного тока и не боится перегрузок.

Включение любого измерительного прибора не должно заметно изменять режим работы электрической цепи.

Например, включение амперметра, так же как и вольтметра, не должно изменять силу тока в цепи.

Заметим, что по своему внутреннему устройству амперметр ничем не отличается от вольтметра, кроме величины сопротивления. Амперметр включается в цепь последовательно, поэтому его сопротивление должно быть как можно меньше. Иначе при его включении сила тока будет заметно уменьшаться. Вольтметр включается в цепь параллельно тем двум точкам, между которыми он измеряет напряжение, поэтому его сопротивление должно быть как можно больше. Напряжение между точками  и  (рис. 40) равно произведению  для одной из ветвей между ними. Если такой ветвью является вольтметр, то  Поскольку постоянно, напряжение

Следовательно, вольтметр представляет собой амперметр с большим сопротивлением, на шкале которого нанесены деления, соответствующие произведению силы тока в приборе  на сопротивление прибора.

Если амперметром, который рассчитан на измерение силы тока не более  нужно измерить ток  превышающий  не больше чем в  раз, то параллельно амперметру, присоединяется шунт (рис. 41а), сопротивление которого  должно быть в несколько раз меньше, чем сопротивление амперметра . Из рис. 42а видно, что так как получаем

Поскольку по условию то имеем  откуда

      (20)

Формула (24) позволяет рассчитать сопротивление шунта, расширяющего пределы измерения амперметра в раз.

Для того чтобы вольтметром, рассчитанным на измерение напряжений, не больше , можно было измерять напряжения, превышающие  в  раз, последовательно с вольтметром соединяют добавочное сопротивление (41б). Наиболее напряжение  которое после этого можно измерить вольтметром, будет равно сумме Поскольку .и  имеем  откуда

      (21)

Формула (25) позволяет рассчитать добавочное сопротивление к вольтметру, расширяющее пределы его измерения в  раз.

4 Сила Лоренца. Движение заряда в магнитном поле.