Instrument à fer mobile

Cet instrument est l'une des formes les plus primitives d'instruments de mesure et de relais. Les instruments de type à fer mobile se divisent principalement en deux types : le type d'attraction et le type de répulsion.
Lorsqu'un morceau de fer est placé près d'un aimant, il est attiré par celui-ci. La force de cette attraction dépend de la force du champ magnétique. Si l'aimant est un électroaimant, alors la force du champ magnétique peut facilement être augmentée ou diminuée en augmentant ou en diminuant le courant qui passe dans sa bobine.
En conséquence, la force d'attraction agissant sur le morceau de fer augmentera ou diminuera également. C'est sur ce simple phénomène que s'est développé l'instrument de type à fer mobile d'attraction.

Lorsque deux morceaux de fer sont placés côte à côte et qu'un aimant est approché, les morceaux de fer se repoussent. Cette force de répulsion est due aux pôles magnétiques identiques induits sur les mêmes côtés des morceaux de fer par le champ magnétique externe.
Cette force de répulsion augmente si la force du champ magnétique de l'aimant est augmentée. Comme dans le cas d'un électroaimant, la force du champ magnétique peut facilement être contrôlée en contrôlant le courant d'entrée de l'aimant. Ainsi, si le courant augmente, la force de répulsion entre les morceaux de fer augmente, et si le courant diminue, la force de répulsion entre eux diminue. C'est sur ce phénomène que s'est construit l'instrument de type à fer mobile de répulsion.

Construction de l'instrument à fer mobile

La construction de base de l'instrument à fer mobile d'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 faible vers le champ magnétique fort lorsque le courant circule dans la bobine. Dans les instruments à fer mobile d'attraction, la méthode de contrôle par gravité était utilisée précédemment, mais elle a été remplacée par la méthode de contrôle par ressort dans les instruments modernes. En ajustant le poids d'équilibrage, on obtient une déflection nulle de l'aiguille. La force d'amortissement requise est fournie dans cet instrument par la friction de l'air. La figure montre un type typique de système d'amortissement fourni dans l'instrument, où l'amortissement est réalisé par un piston mobile dans une seringue d'air.

Théorie de l'instrument à fer mobile d'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 présent, en raison du courant I et de la force correspondante du champ magnétique, le morceau de fer est dévié à 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 aussi 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.

Présentation vidéo de l'instrument à fer mobile

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