Τι είναι ένα γαλβανόμετρο εφαπτομένης;

Το ηλεκτρικό ρεύμα μετριέται συχνά χρησιμοποιώντας ένα όργανο που ονομάζεται εφαπτομενικό γαλβανόμετρο. Με δυνατότητα μέτρησης της παρουσίας καθώς και της κατεύθυνσης και της ισχύος των ρευμάτων, το όργανο χρησιμοποιήθηκε για πρώτη φορά στις αρχές του 1800. Συνήθως έχει ένα κάθετο πηνίο χάλκινου σύρματος, τυλιγμένο γύρω από ένα κυκλικό πλαίσιο και μια πυξίδα στη μέση. Η βελόνα της πυξίδας ανταποκρίνεται γενικά στο μαγνητικό πεδίο του ηλεκτρικού ρεύματος, το οποίο συγκρίνεται με το μαγνητικό πεδίο της Γης στο πείραμα. Αυτό το επιστημονικό όργανο έχει κατασκευαστεί με πολλές μορφές και τα πιο σύγχρονα χρησιμοποιούν συχνά δέσμες φωτός για τον προσδιορισμό μετρήσεων, ενώ ορισμένες εκδόσεις χρησιμοποιούνται για τη μέτρηση του μαγνητικού πεδίου της Γης

Το όργανο λειτουργεί με βάση τον εφαπτομενικό νόμο του μαγνητισμού. Αυτή η αρχή ορίζει την εφαπτομένη της γωνίας, που διανύεται από τη βελόνα της πυξίδας, ως ανάλογη με την αναλογία του πόσο ισχυρά είναι τα δύο μαγνητικά πεδία. Αυτά τα πεδία είναι συνήθως κάθετα μεταξύ τους. Τα ρεύματα που μετρώνται είναι συνήθως ανάλογα με την εφαπτομένη της ίδιας γωνίας που περνά η βελόνα.

Ένα εφαπτομενικό γαλβανόμετρο τοποθετείται συνήθως σε μια επίπεδη επιφάνεια και η πυξίδα χρησιμοποιείται για την ευθυγράμμιση του πηνίου από βορρά προς νότο. Στη συνέχεια, η βελόνα της πυξίδας είναι συνήθως ευθυγραμμισμένη με την κατεύθυνση του πηνίου, έτσι ώστε, όταν εφαρμόζεται ρεύμα, να μπορεί να μετρηθεί η γωνία που γυρίζει η βελόνα. Σε ένα εφαπτομενικό γαλβανόμετρο, η βελόνα της πυξίδας μπορεί να περιστρέφεται σε οποιαδήποτε οριζόντια κατεύθυνση. Μια ζυγαριά στη συσκευή έχει τέσσερα τεταρτημόρια, το καθένα ίσο με το ένα τέταρτο του κύκλου, ενώ ένας δείκτης στερεωμένος στη βελόνα σε ορθή γωνία μπορεί να παρέχει ένα μέσο για την ανάγνωση της κλίμακας και τη λήψη μετρήσεων.

Τα περισσότερα εφαπτομενικά γαλβανόμετρα έχουν έναν μόνο δακτύλιο, αλλά ορισμένα είδη έχουν δύο δακτυλίους τοποθετημένους δίπλα-δίπλα. Η απόσταση μεταξύ των δακτυλίων μπορεί να ποικίλλει ανάλογα με το όργανο. Για ένα βέλτιστο μαγνητικό πεδίο, ωστόσο, η απόσταση μεταξύ τους θα πρέπει να είναι ίδια με την ακτίνα του πηνίου.

Ένα πρόβλημα σχεδιασμού του εφαπτομενικού γαλβανόμετρου ήταν συχνά η ανάγκη να υπάρχει μια κοντή βελόνα που δεν μειώνει το μαγνητικό πεδίο της Γης. Οι μικρές αλλαγές ρεύματος είναι συχνά δύσκολο να διαβαστούν εάν η βελόνα είναι πολύ κοντή, επομένως ορισμένοι σύγχρονοι τύποι εφαπτομενικών γαλβανομέτρων μπορούν να χρησιμοποιήσουν ένα κοίλο συνδεδεμένο σε έναν καθρέφτη. Όταν το φως κατευθύνεται προς τον καθρέφτη, μπορεί να περάσει μέσα από τη βελόνα και να λάμψει στην κλίμακα για να κάνει εμφανείς μικρές αλλαγές στη θέση κατά τη διάρκεια ενός πειράματος εφαπτομενικού γαλβανομέτρου.