Qu'est-ce qu'un instrument à fer mobile ?
Définition de l'instrument à fer mobile
Un instrument à fer mobile est un type d'appareil de mesure qui utilise les propriétés magnétiques du fer pour mesurer des grandeurs électriques.
Types d'instruments à fer mobile
Il existe deux types principaux, l'attraction et la répulsion, qui fonctionnent en fonction des interactions magnétiques des pièces de fer avec un champ magnétique.
Construction de l'instrument à fer mobile
La construction de base de l'instrument à fer mobile de type attraction est illustrée ci-dessous.
Un disque mince de fer doux est monté excentriquement devant une bobine. Ce fer tend à se déplacer vers l'intérieur, c'est-à-dire du champ magnétique plus faible au champ magnétique plus fort lorsque le courant circule dans la bobine. Les anciens instruments à fer mobile de type attraction utilisaient un contrôle par gravité, mais les versions modernes utilisent maintenant un contrôle par ressort. L'ajustement du poids d'équilibrage permet d'obtenir une déviation nulle de l'aiguille.
L'amortissement dans ces instruments est réalisé par friction de l'air, généralement en utilisant un piston mobile dans une seringue d'air comme illustré sur la figure.
Théorie de l'instrument à fer mobile de type attraction
Supposons qu'il n'y ait pas de courant dans la bobine, l'aiguille est à zéro, l'angle formé par l'axe du disque de fer avec la ligne perpendiculaire au champ est φ. À cause du courant I et de l'intensité correspondante du champ magnétique, la pièce de fer est déviée d'un angle θ. La composante de H dans la direction de l'axe du disque de fer dévié est Hcos{90 – (θ + φ) ou Hsin (θ + φ). La force F agissant sur le disque vers l'intérieur de la bobine est donc proportionnelle à H2sin(θ + φ), donc la force est également proportionnelle à I2sin(θ + φ) pour une perméabilité constante. Si cette force agit sur le disque à une distance l du pivot, alors le couple de déviation,
Comme l est constant.
Où k est une constante.
Maintenant, comme l'instrument est contrôlé par la gravité, le couple de contrôle sera
Où k’ est une constante.
Dans les conditions d'état stable,
Où K est une constante.
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