Силы тока

С того самого дня, как был изобретен первый источник постоянного тока, возникла необходимость измерять силу тока.

Электрический ток, как мы знаем, может оказывать магнитное, тепловое, химическое действие, и любое из них может быть использовано для измерения силы тока по интенсивности оказываемого действия. Понятие силы тока было введено в физику немецким ученым Георгом Симоном Омом. Занявшись исследованием постоянного тока, Ом измерял силу тока, пользуясь уже известным к тому времени явлением действия электрического тока на магнитную стрелку.

Магнитная стрелка в опытах Ома подвешивалась на упругой нити над проводниками, по которым протекает электрический ток. Сила этого тока измерялась углом закручивания нити. Но вокруг одиночного проводника с током возникает сравнительно слабое магнитное поле. Для измерения слабых токов прибор Ома не был пригоден. Поэтому в скором времени был изобретен другой прибор тангенс гальванометр, который представлял собой круглую рамку, обмотанную несколькими витками провода. В центре рамки на оси помещалась магнитная стрелка. Положение стрелки отсчитывалось по горизонтальному кругу с делениями. Когда по рамке протекал электрический ток, то на стрелку, кроме магнитного поля Земли, начинало действовать магнитное поле тока, стрелка отклонялась на некоторый угол от плоскости магнитного меридиана. Угол поворота магнитной стрелки прямо пропорционален силе тока в рамке.

Для измерений силы тока можно пользоваться и химическим действием тока.

Например, протекая через водный раствор азотнокислого серебра, электрический ток выделяет на катоде серебро. По количеству выделившегося серебра за единицу времени можно судить о силе тока. Ток в 1 А за 1 с выделяет на катоде 0,001118 г серебра. Этот способ позволяет измерять силу тока с большой точностью, но требует больших затрат времени на производство измерений.

В технике используются приборы, созданные на магнитном действии токов. В зависимости от характера взаимодействия магнитного поля и конструктивных особенностей электроизмерительные приборы подразделяют на несколько разных систем. Магнитоэлектрический прибор. Магнитоэлектрические измерительные механизмы основаны на взаимодействиях полей постоянного магнита и проводника, по которому и протекают токи. Конструктивно приборы магнитоэлектрических систем выполняются по разному. Широкое распространение получили приборы с подвижной рамкой.

Подвижная рамка помещается между полюсами магнита. Рамку изготавливают прямоугольной формы на каркасе из лёгкого алюминия. На каркас наматывают тонкий медный или алюминиевый провода. Измеряемый ток подводится к рамке по спиральной пружине или через подвески или растяжки. Ток, проходящий по рамке, вызывает появление магнитного поля. Взаимодействие магнитных полей тока с магнитными полями постоянного магнита создают крутящие моменты, который поворачивают рамки на небольшой угол, пропорциональный силе тока, проходящего через рамку. Стрелка указывает на значение силы тока. Сила, поворачивающая рамку, равноценна магнитной индукции в зазоре между полюсами магнита, длине рамки, числу витков и силе тока, проходящего по самой рамке.

В современных приборах для увеличения чувствительности усиливают индукцию магнитного поля путем применения постоянного магнита из сплава никеля, алюминия, кобальта и магния. Для того чтобы поле в магнитном зазоре было однородным, применяют полюсные наконечники и цилиндрические сердечники, помещаемые внутри самой рамки. Чем длиннее стрелка, тем больше дуговое перемещение ее конца по шкале при том же угле отклонения. Это позволяет точнее считывать показания прибора. Но длинная стрелка утяжеляет рамку, увеличивает размеры прибора. Поэтому в некоторых случаях-применяют световую шкалу. На рамке укрепляется небольшое зеркало. Луч света из осветителя направляется на зеркало и, отразившись, в виде светового зайчика падает на шкалу с делениями.

В этом случае длина светового луча может достигать нескольких метров, что равноценно оснащению рамки жесткой стрелкой такой же длины. Такие приборы называют зеркальными. Шкала может быть односторонней, когда нулевая отметка находится в начале или конце шкалы, и двусторонней, когда нулевая отметка находится в середине шкалы.

Если прибором магнитоэлектрической системы необходимо измерять изменяющийся по значению и направлению ток, то рамка прибора в силу своей инерционности может не успевать поворачиваться вслед за изменениями тока. В этом случае уменьшают массу рамки вплоть до того, что оставляют в магнитном зазоре лишь два тонких проводника, по которым ток протекает в противоположных направлениях. К проводникам прикрепляется легкое зеркало.

Такие приборы называют шлейф. Существуют приборы магнитоэлектрической системы с подвижным магнитом, который укрепляется на оси внутри катушки с измеряемым током. Магнитные поля катушек с током вызывают поворот магнитов.

Приборы магнитом подвижным используются в индикаторах с малочувствительным током, находящихся в основном в автомобилях, сельхозтехники и прочей транспортной техники.

Большое распространение приборов магнитоэлектрической системы получают огромное распространение в отличие от приборов другой системы. Так как они имеют высокую чувствительность в отличие от своих предшественников. Сила тока при полнейшем отклонении стрелки у приборов наиболее чувствительных пролегает в пределах 25-50 мкА.