Приборы электродинамической системы

Принцип работы приборов электродинамической системы (рис. 9) основан на взаимодействии двух катушек (рамок), по которым течет ток. Одна из них неподвижна, а другая подвижна. Перемещение катушек относительно друг друга обусловливается тем, что проводники, по которым протекают токи одного направления, притягиваются, а с токами противоположных направлений – отталкиваются.

Подвижная катушка 2 жестко связана со стрелкой 3, может вращаться на оси внутри неподвижной катушки 1. Вращающий момент, созданный взаимодействием магнитных полей катушек, пропорционален произведению силы тока в подвижной катушке и силе тока в неподвижной катушке :

где С₁ – коэффициент, зависящий от числа витков катушек, размеров и формы катушек и их взаимного расположения. Противодействующий момент создается спиральными пружинами 4 и пропорционален углу α:

,

где С₂ – коэффициент, характеризующий упругие свойства пружины. Из условия равновесия несложно определить, что угол поворота стрелки пропорционален токам, протекающим через катушки

Следовательно, шкалы амперметра и вольтметра электродинамической системы неравномерны.

Рис.9.

При перемене направления тока в катушках направление вращающего момента не меняется, поэтому эти приборы пригодны для измерений, как на постоянном, так и на переменном токе.

На практике электродинамические приборы широко применяются для измерения мощности (ваттметры). Электродинамический ваттметр (Рис.10) состоит из двух катушек.

Рис.10.

Неподвижная катушка 1 намотана толстым проводом и имеет небольшое число витков и включается последовательно с тем участком цепи, на котором измеряется мощность. Подвижная катушка 2 имеет большое количество витков и включается в цепь параллельно потребителю H. В этом случае угол поворота будет пропорционален мощности: . То есть шкалу прибора можно проградуировать в ваттах и шкала будет равномерной. Ваттметры имеют два верхних предела измерений: по току и по напряжению. Они указываются обычно на переключателе пределов или около соответствующих клемм. Верхний предел измерений по мощности определяется как произведение верхних пределов по току и напряжению.

Приборы электростатической системы

Принцип работы приборов электростатической системы основан на кулоновском взаимодействии заряженных проводников, точнее, на действии электростатического поля, созданного между двумя неподвижными электродами, на подвижный электрод.

Конструктивно приборы этой системы представляют собой воздушный конденсатор (рис.11).

Рис.11.

Когда к неподвижным электродам 1 приложено напряжение, подвижный электрод 2 стремится расположиться так, чтобы электроемкость была наибольшей, вследствие чего подвижная часть отклоняется от первоначального положения.

Вращающий момент, действующий на подвижную часть прибора, пропорционален квадрату напряжения:

Вследствие этого угол поворота стрелки прибора также пропорционален квадрату напряжения и шкала приборов электростатической системы неравномерна. Вращающий момент в приборах этой системы весьма мал, поэтому чувствительность прибора невелика. Этот недостаток компенсируется такими достоинствами, как возможность измерения на высоких частотах и в высокоомных цепях.