O antigo galvanômetro foi introduzido por Johann Schweigger no ano de 1820. O desenvolvimento do dispositivo também foi feito por Andre Marie Ampere. Os primeiros designs aumentavam o efeito do campo magnético desenvolvido pela corrente por meio de muitas voltas de fio. Portanto, esses dispositivos também foram chamados de multiplicadores devido à sua construção quase semelhante. Mas o termo galvanômetro estava mais popular em 1836. Depois, com muitos aprimoramentos e progressões, vários tipos de galvanômetros passaram a existir. E o primeiro tipo é o “Galvanômetro balístico”. Este artigo explica claramente seu princípio de funcionamento, construção, aplicações e vantagens.
O que é Galvanômetro Balístico?
Galvanômetro balístico é o dispositivo que é empregado para avaliar a quantidade de fluxo de carga que é desenvolvido a partir do fluxo magnético. Este dispositivo é uma espécie de galvanômetro sensível, também denominado galvanômetro de espelho. Em contraste com o tipo geral de galvanômetro de medição, a seção móvel do dispositivo mantém um momento de inércia mais, portanto, fornece um longo tempo de oscilação. Ele funciona genuinamente como um integrador que calcula a quantidade de carga expelida dele. Isso pode ser como um ímã em movimento ou como uma bobina em movimento.
Princípio de trabalho
O princípio por trás do galvanômetro balístico funcionando é que ele mede a quantidade de carga que flui através da bobina magnética, onde isso inicia o movimento da bobina. Quando há fluxo de carga através da bobina, ele fornece um aumento no atual valor devido ao torque que é gerado na bobina, e esse torque desenvolvido opera por um período de tempo menor.
Construção do Galvanômetro Balístico
O resultado do tempo e do torque dá força para a bobina e então a bobina fica em movimento giratório. Quando a energia cinética inicial da bobina estiver totalmente empregada para a operação, a bobina começará a chegar à sua posição real. Assim, a bobina oscila na arena magnética, e a deflexão é então indicada para baixo de onde a carga pode ser medida. Assim, o princípio do dispositivo depende principalmente da deflexão da bobina que tem uma relação direta com a quantidade de carga que flui através dela.
Construção do Galvanômetro Balístico
A construção de um galvanômetro balístico é a mesma do galvanômetro de bobina móvel e inclui duas propriedades onde são:
- O dispositivo tem oscilações não amortecidas
- Ele também tem excepcionalmente mínimo eletromagnético amortecimento
O galvanômetro balístico é fornecido com fio de cobre, onde é enrolado na estrutura não condutora do dispositivo. O bronze de fósforo no galvanômetro interrompe a bobina que está presente entre os pólos magnéticos. Para o aumento do fluxo magnético, o núcleo de ferro é colocado dentro da bobina.
A seção inferior da bobina é conectada com a mola, onde dá o torque de restauração para a bobina. Quando há fluxo de carga através do galvanômetro balístico, a bobina começa a ter um movimento e desenvolve um impulso. O impulso da bobina tem uma relação direta com o fluxo de carga. A leitura precisa no dispositivo é obtida através da implementação de uma bobina que mantém o momento de inércia aumentado.
O momento de inércia implica que o corpo está em oposição ao movimento angular. Quando há aumento do momento de inércia na bobina, então as oscilações serão maiores. Então, por causa desta leitura precisa pode ser alcançada.
Teoria Detalhada
A teoria detalhada do galvanômetro balístico pode ser explicada com as seguintes equações. Considerando o exemplo abaixo, a teoria pode ser conhecida.
Vamos considerar uma bobina em forma retangular que tem um número 'N' de voltas que é mantida em um campo magnético constante. Para a bobina, o comprimento e a largura são 'l' e 'b'. Então, a área da bobina é
A = l × b
Quando há fluxo de corrente através da bobina, o torque é desenvolvido nela. A magnitude do torque é dado por τ = NiBA
Vamos supor que o fluxo de corrente através da bobina para cada período mínimo de tempo é dt e, portanto, a mudança na corrente é representada como
τ dt = NiBA dt
Quando há fluxo de corrente através da bobina por um período de 't' segundos, o valor é representado como
ʃ0tτ dt = NBA ʃ0tidt = NBAq
onde 'q' é a quantidade total de carga que flui através da bobina. O momento de inércia que existe para a bobina é mostrado como ‘I’ e a velocidade angular da bobina é mostrada como ‘ω’. A expressão abaixo fornece o momento angular da bobina e é lω. É semelhante à pressão aplicada à bobina. Multiplicando as duas equações acima, obtemos
lw = NBAq
Além disso, a energia cinética através da bobina terá deflexão no ângulo ‘ϴ’ e a deflexão será restaurada usando a mola. É representado por
Restaurando valor de torque = (1/2) cϴdois
Valor de energia cinética = (1/2) lwdois
Como o torque de restauração da bobina é semelhante à deflexão, então
(1/2) cϴdois= (1/2) lwdois
cϴdois= lwdois
Além disso, as oscilações periódicas da bobina são mostradas abaixo
T = 2∏√ (l / c)
Tdois= (4∏doisl / c)
(Tdois/ 4∏dois) = (l / c)
(cTdois/ 4∏dois) = l
Finalmente, (ctϴ / 2∏) = lw = NBAq
q = (ctϴ) / NBA2∏
q = [(ct) / NBA2∏] * ϴ)
Suponha que k = [(ct) / NBA2∏
Então q = k ϴ
Portanto, 'k' é o termo constante do galvanômetro balístico.
Calibração Galvanômetro
A calibração do galvanômetro é a abordagem de conhecer o valor constante do dispositivo com o auxílio de algumas metodologias práticas. Aqui estão os dois métodos do galvanômetro balístico e esses são
- Através de um capacitor
- Por meio de indutância mútua
Calibração usando capacitor
O valor constante do galvanômetro balístico é conhecido com os valores de carga e descarga do capacitor. O abaixo diagrama de galvanômetro balístico usando um capacitor mostra a construção desse método.
Calibração usando capacitor
A construção está incluída com uma força eletromotriz desconhecida 'E' e um interruptor de pólo 'S'. Quando a chave é conectada ao segundo terminal, o capacitor se move para a posição de carga. Da mesma forma, quando o interruptor é conectado ao primeiro terminal, então o capacitor se move para a posição de descarga usando o resistor 'R' que está em conexão em série com o galvanômetro. Esta descarga causa deflexão na bobina no ângulo ‘ϴ’. Com a fórmula abaixo, a constante do galvanômetro pode ser conhecida e é
Kq = (Q / ϴ1) = CE / ϴ1 medido em coulombs por radiano.
Calibração usando indutância mútua
Este método precisa de bobinas primárias e secundárias e a constante de galvanômetros calcula o mútuo indutância das bobinas. A primeira bobina é energizada por meio da fonte de tensão conhecida. Devido à indutância mútua, haverá o desenvolvimento de corrente no segundo circuito e este será utilizado para a calibração do galvanômetro.
Calibração usando indução mútua
Aplicações de Galvanômetro Balístico
Poucos aplicativos são:
- Empregado em sistemas de controle
- Usado em displays a laser e gravação a laser
- Utilizado para conhecer as medições de fotoresistor no método de medição de câmeras de filme.
Portanto, trata-se do conceito detalhado de um galvanômetro balístico. Ele explica claramente o funcionamento do dispositivo, construção, calibração, aplicações e diagrama. Também é mais importante saber quais são os tipos de galvanômetro balístico e vantagens do galvanômetro balístico ?
