Przyrząd z ruchomym żelazem

Ten instrument jest jednym z najbardziej pierwotnych form pomiarowych i relacyjnych przyrządów. Instrumenty typu ruchomego żelaza są głównie dwóch typów: typ atrakcyjny i typ odpychający.
Jeśli kawałek żelaza zostanie umieszczony bliżej magnesu, będzie on przyciągany przez ten magnes. Siła tego przyciągania zależy od siły pola magnetycznego. Jeśli magnes jest elektromagnesem, to jego siłę pola magnetycznego można łatwo zwiększyć lub zmniejszyć, zwiększając lub zmniejszając prąd płynący przez jego cewkę.
W związku z tym siła przyciągania działająca na kawałek żelaza również wzrośnie lub spadnie. Na podstawie tego prostego zjawiska opracowano instrument typu przyciągającego żelazo.

Gdy dwa kawałki żelaza są umieszczone obok siebie, a magnes jest przyciągany do nich, kawałki żelaza będą się odpychać. Ta siła odpychania wynika z indukowania tych samych biegunów magnetycznych po tej samej stronie kawałków żelaza z powodu zewnętrznego pola magnetycznego.
Ta siła odpychania wzrasta, jeśli siła pola magnetycznego magnesu jest zwiększana. W przypadku, gdy magnes jest elektromagnesem, siłę pola magnetycznego można łatwo kontrolować, kontrolując prąd wejściowy do magnesu. Stąd, jeśli prąd wzrasta, siła odpychania między kawałkami żelaza również wzrasta, a jeśli prąd maleje, siła odpychania między nimi również maleje. Na podstawie tego zjawiska skonstruowano instrument typu odpychającego żelaza.

Konstrukcja instrumentu z ruchomym żelazem

Podstawowa konstrukcja instrumentu typu przyciągającego żelaza jest przedstawiona poniżej
Cienka tarcza z miękkiego żelaza jest ekscentrycznie zamocowana przed cewką. Ten żelazny dysk ma tendencję do przemieszczania się w kierunku silniejszego pola magnetycznego, gdy prąd płynie przez cewkę. W starszych instrumentach typu przyciągającego żelaza używano kontroli grawitacyjnej, ale w nowocześniejszych instrumentach ta metoda została zastąpiona kontroli sprężynowej. Poprzez dostosowanie balastu osiąga się zerową deflekcję wskazówki. Wymagana siła tłumienia jest zapewniana w tym instrumencie poprzez tarcie powietrza. Rysunek pokazuje typowy system tłumienia stosowany w instrumencie, gdzie tłumienie jest osiągane przez poruszający się tłok w strzykawce powietrznej.

Teoria instrumentu typu przyciągającego żelaza

Przyjmijmy, że gdy nie ma prądu płynącego przez cewkę, wskazówka znajduje się w pozycji zero, kąt utworzony przez oś tarczy żelaznej z linią prostopadłą do pola wynosi φ. Teraz, ze względu na prąd I i odpowiadającą mu siłę pola magnetycznego, kawałek żelaza jest odchylony pod kątem θ. Teraz składowa H w kierunku osi odchylonej tarczy żelaznej wynosi Hcos{90 – (θ + φ) lub Hsin (θ + φ). Teraz siła F działająca na tarczę w kierunku cewki jest proporcjonalna do H2sin(θ + φ), stąd siła jest również proporcjonalna do I2sin(θ + φ) dla stałej przepuszczalności. Jeśli ta siła działa na tarczę w odległości l od punktu obrotu, to moment odchylenia wynosi,


Ponieważ l jest stałe.

Gdzie k jest stałą.
Teraz, ponieważ instrument jest sterowany grawitacyjnie, moment sterujący będzie wynosił

Gdzie k’ jest stałą.
W stanie ustalonym,

Gdzie K jest stałą.

Prezentacja wideo instrumentu z ruchomym żelazem

Oświadczenie: Szanuj oryginał, dobre artykuły warto dzielić, w przypadku naruszenia praw autorskich prosimy o kontakt.