Un galvanometro balistico è un tipo specializzato di galvanometro progettato per misurare la carica elettrica piuttosto che corrente continua. Funziona utilizzando la deflessione magnetica di una bobina che trasporta la carica, in cui la deflessione è direttamente proporzionale alla carica totale passa attraverso di essa.
Costruzione:
I componenti di base di un galvanometro balistico includono:
1. bobina: Una bobina singola o multi-svolta sospesa in un campo magnetico, spesso creata da un magnete permanente.
2. Sistema di sospensione: La bobina è sospesa da una fibra sottile e priva di torsione (come un filo di seta o un nastro in metallo) per ridurre al minimo lo smorzamento. Ciò consente alla bobina di oscillare liberamente dopo che la carica passa attraverso di essa.
3. Specchio: Un piccolo specchio è attaccato alla bobina, che riflette un raggio di luce su una scala. La deflessione dello specchio è proporzionale allo spostamento angolare della bobina.
4. Meccanismo di smorzamento: Una piccola padella per resistenza all'aria o lo smorzamento della corrente parassita è talvolta incorporata per rallentare le oscillazioni e consentire letture più accurate.
5. Scala: Una scala graduata viene posizionata a una distanza dallo specchio per misurare la deflessione del raggio di luce.
Come funziona:
Quando una carica passa attraverso la bobina, crea un momento di dipolo magnetico che interagisce con il campo magnetico. Questa interazione fa ruotare la bobina, raggiungendo uno spostamento angolare massimo (θ). Lo spostamento angolare è correlato alla carica (Q) dalla seguente equazione:
θ =kq
dove "K" è una costante a seconda della costruzione del galvanometro.
Funzionalità chiave:
* alta sensibilità: A causa dell'assenza di smorzamenti, i galvanometri balistici sono altamente sensibili alle piccole cariche.
* Misurazione a colpo singolo: Misurano la carica totale passata attraverso la bobina in un singolo impulso, a differenza degli ammetri che misurano la corrente continua.
* ampia gamma di applicazioni: Dalla misurazione delle cariche dei condensatori all'indagine sulle correnti transitorie nei circuiti, i galvanometri balistici trovano l'uso in vari campi.
Applicazioni:
* Capacità di misurazione: Scaricando un condensatore attraverso il galvanometro e osservando la deflessione, si può determinare la capacità.
* Studio di induzione elettromagnetica: Può essere usato per misurare la carica indotta in una bobina modificando il flusso magnetico.
* Misurazione della forza del campo magnetico: Misurando la carica indotta in una bobina che si muove attraverso un campo magnetico, si può determinare la potenza del campo.
Limitazioni:
* Tempo di risposta lento: Il movimento oscillante della bobina rende i galvanometri balistici inadatti alla misurazione di cariche in rapido variazione.
* Suscettibilità ai disturbi esterni: La loro sensibilità li rende suscettibili alle vibrazioni e ai campi magnetici esterni.
Nel complesso, il galvanometro balistico è un potente strumento per misurare la carica elettrica. Il suo design e i principi unici consentono misurazioni precise di cariche transitorie, che si rivelano inestimabili in varie applicazioni scientifiche e ingegneristiche.
