כלי מדידה עם עטיפה זזה של ברזל

מכשיר זה הוא אחת מהצורות הפרימיטיביות ביותר למדידה ומכשיר רלוי. מכשירי ברזל נייד הם בעיקר שני סוגים: סוג משיכה וסוג דחייה.
כל פעם שחתיכת ברזל מונחת קרוב למגנט, היא תמשוך על ידי המגנט. כוח המשיכה תלוי בעוצמת השדה המגנטי האמור. אם המגנט הוא מגנט חשמלי, אז ניתן להגדיל או להקטין בקלות את עוצמת השדה המגנטי על ידי הגדלת או הקטנת הזרם דרך הסליל שלו.
בהתאם לכך, כוח המשיכה הפועל על חתיכת הברזל יגדל וייקטן. בהתאם לתופעה פשוטה זו פותח מכשיר ברזל נייד מסוג משיכה.

כל פעם שמונחות שתי חתיכות ברזל זה לצד זה והביאו מגנט קרוב אליהן, החתיכות של הברזל ידחו זו את זו. כוח הדחייה הזה נובע מפולס מגנטי זהה שנוצר בצדדים של חתיכות הברזל בשל השדה המגנטי החיצוני.
כוח הדחייה הזה גדל אם עוצמת השדה של המגנט גדלה. במקרה שבו המגנט הוא מגנט חשמלי, אפשר לשלוט בקלות בעוצמת השדה המגנטי על ידי שליטה בזרם הנכנס למגנט. לכן, אם הזרם גדל, כוח הדחייה בין חתיכות הברזל גדל ואם הזרם קטן, כוח הדחייה ביניהם קטן. בהתאם לתופעה זו נבנה מכשיר ברזל נייד מסוג דחייה.

בניית מכשיר ברזל נייד

הבניה הבסיסית של מכשיר ברזל נייד מסוג משיכה מתוארת להלן
דיסק דק של ברזל רך מחובר באופן אקסצנטרי מול סליל. הדיסק נוטה לנוע פנימה, כלומר מאזור שדה מגנטי חלש לאזור שדה מגנטי חזק כאשר זרם זורם בסליל. בעבר השתמשו בשליטה על כוח המשיכה במכשירי ברזל נייד מסוג משיכה, אך כיום בשיטות מודרניות יותר החליפו את שיטת השליטה על כוח המשיכה בשליטה על כוח הקפיץ. על ידי התאמת משקל איזון מושגת אפסיה של המצביע. כוח הריגיע הנדרש מסופק במכשיר זה על ידי חיכוך אוויר. בתמונה מוצגת מערכת ריגיעה טיפוסית שסופקה במכשיר, שבה הריגיעה מושגת על ידי פיסטון נע בסירינג אוויר.

תיאוריה של מכשיר ברזל נייד מסוג משיכה

נניח שאין זרם דרך הסליל, המצביע נמצא באפס, הזווית שנוצרת בין ציר הדיסק של הברזל לקו המאונך לשדה היא φ. עכשיו, עקב הזרם I ועל פי עוצמת השדה המגנטי המתאימה, חתיכת הברזל מוטה לזווית θ. עכשיו, המרכיב של H בכיוון הציר המוטה של דיסק הברזל הוא Hcos{90 – (θ + φ) או Hsin (θ + φ). עכשיו כוח F הפועל על הדיסק פנימה לסליל הוא לפיכך פרופורציונלי ל-H2sin(θ + φ), לכן הכוח גם פרופורציונלי ל-I2sin(θ + φ) עבור פרמיאביליות קבועה. אם הכוח פועל על הדיסק במרחק l מהציר, אז מומנט ההטייה,


מאחר ול הוא קבוע.

כאשר, k הוא קבוע.
עכשיו, מכיוון שהמכשיר בשליטת כוח המשיכה, מומנט השליטה יהיה

כאשר, k' הוא קבוע.
בקצב יציב,

כאשר, K הוא קבוע.

מצגת וידאו של מכשיר ברזל נייד

הצהרה: לכבד את המקור, מאמרים טובים שראויים לחלוקה, במידה ויש הפרה אנא צור קשר למחיקה.