Strumento a ferro mobile

Questo strumento è una delle forme più primitive di strumenti di misura e di relè. Gli strumenti a ferro mobile sono principalmente di due tipi: a attrazione e a repulsione.
Quando un pezzo di ferro viene posizionato vicino a un magnete, esso viene attratto dal magnete. La forza di questa attrazione dipende dalla forza del campo magnetico. Se il magnete è elettromagnetico, la forza del campo magnetico può essere facilmente aumentata o diminuita aumentando o diminuendo la corrente attraverso la sua bobina.
In conseguenza, la forza di attrazione che agisce sul pezzo di ferro aumenterà o diminuirà. In base a questo semplice fenomeno, è stato sviluppato lo strumento a ferro mobile a attrazione.

Quando due pezzi di ferro vengono tenuti l'uno accanto all'altro e un magnete viene avvicinato, i pezzi di ferro si respingono a vicenda. Questa forza di repulsione è dovuta ai poli magnetici indotti dello stesso segno sui lati dei pezzi di ferro a causa del campo magnetico esterno.
Questa forza di repulsione aumenta se la forza del campo del magnete aumenta. Nel caso in cui il magnete sia elettromagnetico, la forza del campo magnetico può essere facilmente controllata controllando la corrente d'ingresso al magnete. Pertanto, se la corrente aumenta, la forza di repulsione tra i pezzi di ferro aumenta, e se la corrente diminuisce, la forza di repulsione tra loro diminuisce. In base a questo fenomeno, è stato costruito lo strumento a ferro mobile a repulsione.

Costruzione dello strumento a ferro mobile

La costruzione di base dello strumento a ferro mobile a attrazione è illustrata di seguito
Un disco sottile di ferro morbido è montato eccentricamente davanti a una bobina. Questo disco di ferro tende a muoversi verso l'interno, cioè da un campo magnetico debole a uno più forte, quando la corrente scorre attraverso la bobina. Nello strumento a ferro mobile a attrazione, in passato veniva utilizzato il controllo gravitazionale, ma ora questo metodo è stato sostituito dal controllo a molla negli strumenti relativamente moderni. Regolando il peso di bilanciamento, si ottiene una deflessione nulla del puntatore. La forza di smorzamento necessaria in questo strumento è fornita dall'attrito dell'aria. La figura mostra un tipo tipico di sistema di smorzamento fornito nello strumento, dove lo smorzamento è ottenuto da un pistone mobile in una siringa d'aria.

Teoria dello strumento a ferro mobile a attrazione

Supponiamo che, quando non c'è corrente attraverso la bobina, il puntatore sia a zero, l'angolo formato dall'asse del disco di ferro con la linea perpendicolare al campo sia φ. Ora, a causa della corrente I e della corrispondente forza del campo magnetico, il pezzo di ferro viene deflesso di un angolo θ. Ora, la componente di H nella direzione dell'asse del disco di ferro deflesso è Hcos{90 – (θ + φ) o Hsin (θ + φ). La forza F che agisce sul disco verso l'interno della bobina è quindi proporzionale a H2sin(θ + φ), pertanto la forza è anche proporzionale a I2sin(θ + φ) per permeabilità costante. Se questa forza agisce sul disco a una distanza l dal perno, allora il momento di deflessione,


Poiché l è costante.

Dove, k è costante.
Ora, poiché lo strumento è controllato dalla gravità, il momento di controllo sarà

Dove, k’ è costante.
Nelle condizioni di stato stazionario,

Dove, K è costante.

Presentazione video dello strumento a ferro mobile

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