Phương tiện và phương pháp đo đại lượng từ

Đôi khi, để giải quyết các vấn đề kỹ thuật hoặc cho mục đích nghiên cứu, người ta cần đo các đại lượng từ tính. Tất nhiên, giá trị của đại lượng từ tính cần thiết cũng có thể được thiết lập gián tiếp bằng cách sử dụng các công thức dựa trên dữ liệu ban đầu đã biết. Tuy nhiên, để có được giá trị chính xác nhất của từ thông F, cảm ứng từ B hay cường độ từ trường H thì phương pháp đo trực tiếp là phù hợp hơn cả. Chúng ta hãy xem xét các phương pháp đo trực tiếp các đại lượng từ tính.

Về nguyên tắc, phương pháp đo giá trị từ trường có thể dựa trên từ trường với dòng điện hoặc với dây dẫn. Lực do từ trường gây ra được kết nối với quá trình điện, sau đó với sự trợ giúp của thiết bị đo điện, giá trị của đại lượng đo được thu được ở dạng thuận tiện cho nhận thức của con người.

Có hai phương pháp đo đại lượng từ chính là cảm ứng và điện từ.

Cái đầu tiên dựa trên cảm ứng của EMF khi từ thông thay đổi, cái thứ hai dựa trên tác động của từ trường lên dòng điện. Hãy xem xét hai phương pháp này một cách riêng biệt.

Phương pháp cảm ứng điện từ

Được biết, khi các vòng quay của cuộn dây L được cắt bởi từ thông F (khi từ thông xuyên qua mạch thay đổi), một EMF (E) được tạo ra trong dây dẫn của cuộn dây, tỷ lệ thuận với tốc độ thay đổi của từ trường. thông lượng dF / dt, nghĩa là tỷ lệ thuận với giá trị F của nó. Hiện tượng này được mô tả theo công thức:

Trong một từ trường đều, từ thông F sẽ tỉ lệ thuận với cảm ứng từ B, và hệ số tỉ lệ sẽ là diện tích của vòng dây S bị các đường cảm ứng từ xuyên qua.

Hơn nữa về - cảm ứng từ B sẽ tỷ lệ thuận với cường độ từ trường H thông qua hằng số từ μ0 nếu hiện tượng xảy ra trong chân không, hoặc có tính đến độ thấm từ của môi trường — cũng thông qua độ thấm từ tương đối μ của môi trường này .

Vì vậy, phương pháp cảm ứng cho phép bạn tìm các giá trị: từ thông Ф, cảm ứng từ B và cường độ từ trường H. Thiết bị đo từ thông được gọi là webmeters hoặc fluxmeters (từ thông - từ thông).

Webermeter bao gồm một cuộn dây cảm ứng với các tham số đã biết và bộ tích hợp DUT. Thiết bị tích hợp là một điện kế điện từ.

Nếu cuộn dây của máy đo web được đưa vào hoặc lấy ra khỏi không gian có từ trường, thì độ lệch của cơ chế đo của máy đo web (độ lệch điểm hoặc thay đổi số trên màn hình) sẽ tỷ lệ thuận với cảm ứng từ B của từ trường đó.Sự phụ thuộc toán học dễ dàng được mô tả bằng công thức:

Phương pháp điện từ (phương pháp Hall)

Ai cũng biết rằng lực của Ampe tác dụng lên một dây dẫn mang dòng điện nằm trong từ trường ngoài và nếu chúng ta xem xét kỹ hơn quá trình này, thì lực Lorentz tác dụng lên các hạt mang điện chuyển động trong dây dẫn.

Vì vậy, nếu một tấm dẫn điện được đặt trong một từ trường và một dòng điện trực tiếp hoặc xoay chiều đi qua tấm, thì một hiệu điện thế trực tiếp hoặc xoay chiều sẽ xuất hiện trên các đầu của tấm. Hiệu điện thế Ex này được gọi là Hall EMF.

Dựa trên các thông số đã biết của tấm, biết Hall EMF, có thể xác định giá trị của cảm ứng từ B. Một thiết bị được thiết kế để đo cảm ứng từ được gọi là teslameter.

Nếu như Cảm biến Hall (Cảm biến Hall) năng lượng từ một nguồn và sau đó áp dụng hiệu điện thế bù từ nguồn thứ hai, khi đó có thể xác định Hall emf bằng phương pháp bù sử dụng bộ so sánh.

Thiết bị này khá đơn giản: điện áp bù lấy từ điện trở điều chỉnh được đặt ngược pha với emf Hall và do đó giá trị của emf Hall được xác định. Khi mạch bù và cảm biến Hall được cấp nguồn từ cùng một nguồn, lỗi có thể phát sinh do sự không ổn định của điện áp và tần số của máy phát sẽ bị loại bỏ.

Cảm biến Hall được sử dụng rộng rãi làm cảm biến vị trí rôto trong động cơ điện và các máy khác mà tín hiệu có thể thu được từ nam châm vĩnh cửu chuyển động hoặc từ lõi biến áp từ hóa.Đặc biệt, cảm biến Hall trong một số ứng dụng hoạt động như một loại thay thế cho máy biến dòng đo lường.