Прилад з рухомим залізом

Цей прилад є одним із найпримітивніших форм вимірювального та реле-приладу. Прилади з рухомим залізом поділяються на два основні типи: притягувальний та відштовхувальний.
Коли кусок заліза розташований ближче до магніту, він буде притягнути його. Сила цього притягання залежить від сили магнітного поля. Якщо магніт є електромагнітом, то силу магнітного поля можна легко збільшити або зменшити, збільшуючи або зменшуючи струм через його катушку.
Відповідно, сила притягання, яка діє на кусок заліза, також буде збільшуватися або зменшуватися. Залежно від цього простого явища було розроблено притягувальний тип приладу з рухомим залізом.

Коли два куски заліза розташовані поруч і магніт приближається до них, залізні куски будуть відштовхувати один одного. Ця відштовхувальна сила спричинена однаковими магнітними полюсами, які індукуються на однакових сторонах кусків заліза через зовнішнє магнітне поле.
Ця відштовхувальна сила збільшується, якщо сила поля магніта збільшується. Як у випадку, коли магніт є електромагнітом, то силу магнітного поля можна легко контролювати, керуючи входним струмом до магніта. Тому, якщо струм збільшується, відштовхувальна сила між кусками заліза збільшується, а якщо струм зменшується, відштовхувальна сила між ними зменшується. Залежно від цього явища був побудований відштовхувальний тип приладу з рухомим залізом.

Конструкція приладу з рухомим залізом

Основна конструкція притягувального типу приладу з рухомим залізом показана нижче
Тонкий диск з м’якого заліза ексцентрично закріплений перед катушкою. Коли струм проходить через катушку, це залізо намагається переміститися внутрішньо, тобто з меншого магнітного поля до більшого. В притягувальних приладах з рухомим залізом раніше використовувався гравітаційний контроль, але зараз цей метод замінено пружинним контролем в більш сучасних приладах. Нульовий відхилення стрілки досягається шляхом налаштування балансувального важеля. Необхідна демпфівська сила в цьому приладі забезпечується за допомогою повітряного тертя. Фігура показує типову систему демпфівського пристрою, наданого в приладі, де демпфівське торможення досягається за допомогою рухомого пістону в повітряному шприці.

Теорія притягувального типу приладу з рухомим залізом

Припустимо, коли струм не проходить через катушку, стрілка знаходиться на нулі, кут, утворений віссю залізного диска з лінією, перпендикулярною до поля, становить φ. Тепер, через струм I та відповідну силу магнітного поля, залізна частина відхиляється на кут θ. Тепер компонента H у напрямку відхиленого диска становить Hcos{90 – (θ + φ) або Hsin (θ + φ). Тепер сила F, яка діє на диск, направлена внутрішньо до катушки, пропорційна H2sin(θ + φ), тому сила також пропорційна I2sin(θ + φ) для постійної проникності. Якщо ця сила діє на диск на відстані l від опори, то момент відхилення становить,


Оскільки l постійна.

Де k — постійна.
Тепер, оскільки прилад керується гравітацією, контрольний момент буде

Де k’ — постійна.
У стаціонарному стані,

Де K — постійна.

Відео презентація приладу з рухомим залізом

Заява: Поважайте оригінал, добре написані статті варті поширення, якщо є порушення авторських прав зв'яжіться для видалення.