физика 11 класс

 ЕЛЕКТРОВИМІРЮВАЛЬНІ ПРИЛАДИ. ГУЧНОМОВЕЦЬВивчаючи електричний струм, ви дізналися, що силу струму вимірюють амперметром, напругу — вольтметром. Але жодного разу ми не зверталися до будови зазначених приладів, адже, щоб зрозуміти принцип їхньої дії, вам бракувало знань. Сьогодні ми вже можемо розглянути будову цих вимірювальних приладів. Знайомимося з принципом дії вимірювальних приладів магнітоелектричної системи Існуючі, електричні вимірювальні прилади рівних систем: прилади магнітоелектричної системи, електромагнітної системи, електродинамічної системи. Роботи исіх цих приладі» ґрунту сться на магнітній дії струму. З’ясуємо, як побудовані деякі з них та чим відрізняються.Уже відомі вам гальванометри, амперметри і вольтметри — це вимірювальні прилади магнітоелектричної системи. Вимірювальний механізм приладів цієї системи зображено на рис. 29.1.

Рис. 29.1. Вимірювальний механізм приладів магнітоелектричної системи.Коли струм у рамці відсутній, спіральні пружини утримують півосі, а отже, і стрілку таким чином, що кінець стрілки встановлюється на нульовій позначці. Коли прилад вмикають у коло, у рамці починає йти струм, і під дією сил Ампера вона повертається. Разом із рамкою повертаються півосі, а отже, і стрілка. Під час обертання рамки пружини закручуються й виникають додаткові сили пружності. Коли момент сил пружності зрівноважить момент сил Ампера, обертання півосей припиниться, а стрілка залишиться відхиленою на певний кут.Чим більша сила струму в рамці, тим на більший кут відхилиться стрілка, тим більшими будуть покази приладу.Прилади магнітоелектричної системи відзначаються великою точністю й високою чутливістю.Порівнюємо амперметр і вольтметр За внутрішньою будовою амперметр і вольтметр є майже однаковими, відрізняються тільки їхні електричні опори. Оскільки амперметр вмикають у коло послідовно, то його опір має бути якнайменшим, інакше сила струму в колі значно зменшиться. А от вольтметр приєднують до кола паралельно з пристроєм, на якому вимірюють напругу, отже, щоб сила струму в колі майже не змінювалася, опір вольтметра має бути якнайбільшим.В Вивчаємо будову вимірювальних приладів електромагнітної системиНа рис. 29.2 зображено схему вимірювального механізму приладу електромагнітної системи. Сталеве рухоме осердя жорстко закріплене на осі (2). Після вмикання приладу в коло по обмотці котушки (3) йде електричний струм, унаслідок чого навколо котушки виникає магнітне поле, у якому осердя намагнічується і починає втягуватися в котушку, повертаючи вісь. Разом з віссю повертається стрілка (4), вільний кінець якої переміщується по шкалі (5) приладу. Як і в приладах магнітоелектричної системи (див. п. 1), повертанню осі протидіє спіральна пружина (6), що закручується доти, доки момент сили пружності не зрівноважить момент сили, що діє з боку магнітного поля на рухоме осердя. Після цього повертання осі, а отже, й рух стрілки припиняються. Чим більший струм проходить по котушці, тим сильніше втягується осердя й тим більше відхиляється стрілка.



Рис. 29.2. Схема вимірювального механізму приладу електромагнітної системи.

Прилади електромагнітної системи менш чутливі, ніж магнітоелектричної, однак можуть витримати більше перевантаження.

Ознайомимося з принципом дії електродинамічного гучномовцяЯкщо котушку розташувати в магнітному полі постійного магніту, то залежно від напрямку струму в котушці вона буде або притягуватися до магніту, або відштовхуватися від нього.А що відбуватиметься в разі зміни сили струму в котушці? Зрозуміло, що зі збільшенням сили струму котушка сильніше притягнеться до постійного магніту, в разі зменшення сили струму притягання послабшає і котушка зміститься в протилежному напрямку. Якщо силу струму в котушці змінювати періодично, вона буде відхилятися (рухатися) то в одному, то в іншому напрямку, тобто коливатиметься в такт зміні сили струму. Чим частіше змінюватиметься сила струму, тим більшою буде частота коливань котушки.Ви вже знаєте, що тіло, яке коливається з частотою від 20 до 20000 Гц, випромінює звукові хвилі. Отже, якщо частота коливань котушки змінюватиметься в означених межах, то котушка буде джерелом звуку. Гучність та висота тону випромінюваного звуку визначатимуться амплітудою і частотою коливань відповідно.Саме на коливаннях котушки зі змінним струмом у магнітному полі постійного магніту базується дія електродинамічного гучномовця (динаміка) — електроакустичного пристрою для відтворення звуку (рис. 29.3).

Рис. 29.3. Електродинамічний гучномовець (динамік).

Коли струм, сила якого змінюється зі звуковою частотою, тече по котушці, то вона в такт зміні сили струму то втягується II знзор постійного магніту, то виштовхується з нього. Унаслідок цього прикріплений до котушки дифузор коливається зі звуковою частотою гучномовець нипромінюс знуконі хвилі. Отже, у гучномовці завдяки електричному струму, сила якого змінюється зі звуковою частотою, створюються механічні коливання, що спричиняють появу звуку.Підбиваємо підсумкиГальванометри, амперметри і вольтметри, якими користуються на уроках фізики,— це вимірювальні прилади магнітоелектричної системи. їхня дія ґрунтується на повертанні рамки зі струмом у магнітному полі постійного магніту.На явищі втягування металевого осердя в зазор нерухомої котушки зі струмом базується дія вимірювальних приладів електромагнітної системи.В електродинамічному гучномовці (динаміку) котушка, по якій тече змінний струм звукової частоти, коливається в магнітному полі нерухомого постійного магніту. Разом із котушкою коливається дифузор, який випромінює звукові хвилі.