Прибор с движущимся железом

Этот прибор является одной из самых примитивных форм измерительных и релейных приборов. Приборы с движущимся железом в основном бывают двух типов: притягивающего и отталкивающего типа.
Когда кусок железа находится ближе к магниту, он притягивается магнитом. Сила этого притяжения зависит от силы магнитного поля. Если магнит электромагнитный, то силу магнитного поля можно легко увеличить или уменьшить, увеличивая или уменьшая ток через его катушку.
Соответственно, сила притяжения, действующая на кусок железа, также будет увеличиваться и уменьшаться. На основе этого простого явления был разработан прибор с движущимся железом притягивающего типа.

Когда два куска железа расположены рядом, а магнит приближается к ним, железные куски будут отталкиваться друг от друга. Эта сила отталкивания обусловлена индукцией одинаковых магнитных полюсов на одних и тех же сторонах железных кусков под воздействием внешнего магнитного поля.
Эта сила отталкивания увеличивается, если увеличивается сила магнитного поля. Если магнит электромагнитный, то силу магнитного поля можно легко контролировать, изменяя входной ток. Таким образом, если ток увеличивается, сила отталкивания между кусками железа увеличивается, а если ток уменьшается, сила отталкивания между ними уменьшается. На основе этого явления был построен прибор с движущимся железом отталкивающего типа.

Конструкция прибора с движущимся железом

Основная конструкция прибора с движущимся железом притягивающего типа показана ниже
Тонкий диск из мягкого железа эксцентрично установлен перед катушкой. Этот диск железа стремится переместиться внутрь, то есть из слабого магнитного поля в более сильное, когда ток проходит через катушку. В приборах с движущимся железом притягивающего типа ранее использовался гравитационный контроль, но в современных приборах этот метод заменен пружинным контролем. Балансировка веса позволяет достичь нулевого отклонения указателя. Необходимое демпфирующее усилие в этом приборе обеспечивается за счет трения воздуха. На рисунке показана типичная система демпфирования, используемая в приборе, где демпфирование достигается за счет движения поршня в воздушном шприце.

Теория прибора с движущимся железом притягивающего типа

Предположим, что при отсутствии тока в катушке указатель находится на нуле, угол, образованный осью железного диска с линией, перпендикулярной полю, равен φ. Теперь, при наличии тока I и соответствующей силы магнитного поля, железный кусок отклоняется на угол θ. Теперь компонента H в направлении оси отклоненного железного диска равна Hcos{90 – (θ + φ) или Hsin (θ + φ). Теперь сила F, действующая на диск в направлении катушки, пропорциональна H2sin(θ + φ), следовательно, сила также пропорциональна I2sin(θ + φ) при постоянной проницаемости. Если эта сила действует на диск на расстоянии l от опоры, то момент отклонения,


Поскольку l постоянно.

Где k — постоянная.
Теперь, так как прибор гравитационно управляем, управляющий момент будет

Где k’ — постоянная.
В стационарном состоянии,

Где K — постоянная.

Видеопрезентация прибора с движущимся железом

Заявление: Уважайте оригинальность, хорошие статьи стоит делиться, если есть нарушение авторских прав, пожалуйста, свяжитесь для удаления.