Meios e métodos para medir grandezas magnéticas

Às vezes, para resolver problemas técnicos ou para fins de pesquisa, é necessário medir grandezas magnéticas. Obviamente, o valor da quantidade magnética necessária também pode ser estabelecido indiretamente, recorrendo a fórmulas baseadas em dados iniciais conhecidos. No entanto, para obter o valor mais preciso do fluxo magnético F, da indução magnética B ou da intensidade do campo magnético H, o método de medição direta é mais adequado. Vamos considerar os métodos de medição direta de grandezas magnéticas.

Em princípio, o método de medição do valor magnético pode ser baseado em campo magnético à corrente ou ao fio. A força causada pelo campo magnético é conectada ao processo elétrico e, a seguir, com a ajuda de um dispositivo de medição elétrico, o valor da quantidade medida é obtido de uma forma conveniente para a percepção humana.

Existem dois métodos principais de medição de grandezas magnéticas: indução e galvanomagnético.

O primeiro é baseado na indução de EMF quando o fluxo magnético muda, o segundo - na ação do campo magnético na corrente. Vejamos esses dois métodos separadamente.

Método de indução eletromagnética

Sabe-se que quando as voltas da bobina L são cruzadas pelo fluxo magnético F (quando o fluxo magnético que penetra no circuito muda), uma FEM (E) é induzida no condutor da bobina, proporcional à taxa de variação do campo magnético fluxo dF / dt, ou seja, proporcional ao seu valor F. Esse fenômeno é descrito pela fórmula:

Em um campo magnético uniforme, o fluxo magnético F será diretamente proporcional à indução magnética B, e o coeficiente de proporcionalidade será a área do loop S perfurada pelas linhas de indução magnética.

Mais para frente - indução magnética B será diretamente proporcional à força do campo magnético H através da constante magnética μ0 se o fenômeno ocorrer no vácuo, ou levando em consideração a permeabilidade magnética do meio - também através da permeabilidade magnética relativa μ deste meio .

Portanto, o método de indução permite encontrar os valores: fluxo magnético Ф, indução magnética B e intensidade do campo magnético H. Os dispositivos para medir o fluxo magnético são chamados de webmeters ou fluxmeters (de fluxo - fluxo).

Um Webermeter consiste em uma bobina de indução com parâmetros conhecidos e um integrador DUT. O dispositivo integrador é um galvanômetro magnetoelétrico.

Se a bobina de um web meter for colocada ou retirada de um espaço onde exista um campo magnético, então a deflexão do mecanismo de medição do web meter (deflexão de ponto ou mudança de números no visor) será proporcional ao indução B desse campo magnético.A dependência matemática é facilmente descrita pela fórmula:

Método galvanomagnético (método de Hall)

É bem conhecido que a força de Ampère atua em um fio condutor de corrente localizado em um campo magnético externo e, se observarmos o processo mais de perto, a força de Lorentz atua sobre partículas carregadas que se movem no fio.

Portanto, se uma placa condutora for colocada em um campo magnético e uma corrente elétrica contínua ou alternada passar pela placa, uma diferença de potencial direta ou alternada aparecerá nas extremidades da placa. Essa diferença de potencial Ex é chamada de Hall EMF.

Com base nos parâmetros conhecidos da placa, conhecendo o Hall EMF, é possível determinar o valor da indução magnética B. Um dispositivo projetado para medir a indução magnética é chamado de teslâmetro.

Se Sensor Hall (Sensor Hall) potência de uma fonte e, em seguida, aplicar uma diferença de potencial de compensação de uma segunda fonte, então é possível determinar a fem de Hall pelo método do compensador usando um comparador.

O dispositivo é bastante simples: a tensão de compensação retirada do resistor ajustável é aplicada em antifase com a fem Hall e assim o valor da fem Hall é determinado. Quando o circuito de compensação e o sensor Hall são alimentados da mesma fonte, o erro que pode surgir da instabilidade da tensão e frequência do gerador é eliminado.

Os sensores Hall são amplamente utilizados como sensores de posição do rotor em motores elétricos e outras máquinas onde um sinal pode ser obtido de um ímã permanente em movimento ou de um núcleo de transformador magnetizado.Em particular, o sensor Hall em algumas aplicações atua como uma espécie de alternativa ao transformador de corrente de medição.