Іноді в процесі роботи, наукового дослідження або простої цікавості виникає необхідність у визначенні магнітних величин. Їх можна або розрахувати за формулами, маючи необхідні дані, або ж зробити вимір магнітної величини. У даній статті ми будемо розглядати вимірювання магнітних величин.
До магнітних величин, як правило, відносять напруженість магнітного поля H, потік магнітний Ф, а також величину магнітної індукції В.
Методику вимірювання магнітних величин засновують на перетворенні цих величин в електричні, і за допомогою приладу електровимірювання призводять до доступного для людського сприйняття виду.
Найбільш широкого поширення набули два методи вимірювання - індукційний і гальваномагнітних ефектів. Розберемо кожен окремо.
індукційний метод
Він заснований на ефекті виникнення ЕРС в витках електромагнітної котушки при зміні магнітного потоку Ф, який зчіплюється з ним, як це показано нижче:
Аналітична залежність буде мати вигляд:
Де: w - число витків в котушці, ψ - потокосцепление.
Якщо магнітний поле буде однорідним, то потік магнітний Ф буде пов'язаний з магнітною індукцією В наступним виразом - Ф = ВS, де s - являє собою площу перетину котушки.
Якщо середовище, в якій відбувається таке явище повітряна, то індукція магнітна У буде пов'язана з напруженістю магнітного поля H такою залежністю: В = μ0 Н, де μ0 - магнітна постійна для повітряного середовища.
Можна зробити висновок, що індукційний метод дозволяє визначити напруженість магнітного поля, магнітний потік і індукцію магнітну:
Прилади, які вимірюють магнітний потік, називають веберметри.
Найпростіша схема такого пристрою показана нижче:
Вона складається з індукційної котушки, позначеної на схемі (Wк) і інтегруючого пристрою ІУ. Магнітоелектричні гальванометри, без пристроїв протидіє моменту, найчастіше використовують в якості інтегруючих пристроїв ІУ. Якщо котушку вимірювального пристрою підносити або видаляти від магнітного поля, то відхилення вимірювального механізму буде пропорційно магнітному потоку і визначаться залежністю:
Де: α - кут відхилення стрілки приладу, Wк - кількість витків в котушці вимірювальної, Сф - ціна ділення веберметра.
Наприклад, веберметри типу М199 і М1119 мають ціну поділки 5 * 10 -6 і 10 -4 Вб / справ, а основна їх похибка лежить в межах ± 1,5%.
Метод гальваномагнітних ефектів
Дуже широке застосування з цих гальваномагнітних ефектів отримав так званий метод Холла.
Суть його полягає в наступному - якщо через пластину, яка складається з напівпровідника і знаходиться в магнітному полі з індукцією В, пропустити який - то струм I, то між точками Х - Х виникне різниця потенціалів Ех. яка носить назву ЕРС Холла. Схема наведена нижче:
ЕРС Холла буде дорівнює:
Де: Sп - чутливість перетворювача при струмі I.
Пристрої, які вимірюють магнітну індукцію В називають Тесламетр.
Спрощена схема такого приладу з перетворювачем Холла (ПХ) показана нижче:
Перетворювач Холла запит змінним струмом через трансформатор ТР від генератора Г. Вимірюють ЕРС Холла компенсаційним методом. Напруга компенсує Uк. знімають з резистора R1 і подають в протифазі з ЕРС Холла на сравнивающее пристрій СУ. За допомогою змінного резистора R виробляють градуювання порівнює пристрою. Також харчування датчика Холла і компенсаційної ланцюга від одного джерела напруги дозволяє виключити погрішність від нестабільної частоти і напруги генератора.
За такою схемою працює Тесламетр типу Ш1-8, який може вимірювати індукцію в діапазоні від 0,01 - 1,6 Тл. Основна похибка цього пристрою не перевищує ± 2%.
Також датчики Холла дуже активно застосовують в сучасних асинхронних електродвигунах з векторним керуванням по потокозчеплення електричної машини.