19.  Измерение магнитных величин.

К магнитным величинам, как правило, относят напряженность магнитного поля H, поток магнитный Ф, а также величину магнитной индукции В. Методику измерения магнитных величин основывают на преобразовании этих величин в электрические, и с помощью электроизмерительного прибора приводят к доступному для человеческого восприятия виду. Наиболее широкое распространение получили два метода измерения – индукционный и гальваномагнитных эффектов. Разберем каждый в отдельности.

Индукционный метод:

Он основан на эффекте возникновения ЭДС в витках электромагнитной катушки при изменении магнитного потока Ф. Аналитическая зависимость будет иметь вид:

Где: w – число витков в катушке, ψ – потокосцепление.

Если магнитный поле будет однородно, то поток магнитный Ф будет связан с магнитной индукцией В следующим выражением – Ф = Вs, где s – представляет собой площадь сечения катушки. Если среда, в которой происходит такое явление воздушная, то индукция магнитная В будет связана с напряженностью магнитного поля H такой зависимостью: В = μ ₀Н, где μ ₀ – магнитная постоянная для воздушной среды. Можно сделать вывод, что индукционный метод позволяет определить напряженность магнитного поля, магнитный поток и индукцию магнитную:

Приборы, которые измеряют магнитный поток, называют веберметрами. Она состоит из индукционной катушки и интегрирующего устройства.  Магнитоэлектрические гальванометры, без устройств противодействующего момента, зачастую используют в качестве интегрирующих устройств ИУ. Если катушку измерительного устройства подносить или удалять от магнитного поля, то отклонения измерительного механизма будет пропорционально магнитному потоку и определятся зависимостью:

Где: α – угол отклонения стрелки прибора, W_к – количество витков в катушке измерительной, С_ф – цена деления веберметра.

Например, веберметры типа М199 и М1119 имеют цену деления 5*10^-6 и 10^-4 Вб/дел, а основная их погрешность лежит в пределах ±1, 5%

Метод гальваномагнитных эффектов:

Очень широкое применение из этих гальваномагнитных эффектов получил так называемый метод Холла. Суть его заключается в следующем – если через пластину, которая состоит из полупроводника и находится в магнитном поле с индукцией В, пропустить какой – то ток I, то между точками Х – Х возникнет разность потенциалов Е_х, которая носит название ЭДС Холла. ЭДС Холла будет равна:

Где: S_п – чувствительность преобразователя при токе I.

Устройства, которые измеряют магнитную индукцию В называют тесламетрами. Преобразователь Холла запитуют переменным током через трансформатор ТР от генератора Г. Измеряют ЭДС Холла компенсационным методом. Напряжение компенсирующее U_к, снимают с резистора R₁ и подают в противофазе с ЭДС Холла на сравнивающее устройство СУ. С помощью переменного резистора R производят градуировку сравнивающего устройства. Также питание датчика Холла и компенсационной цепи от одного источника напряжения позволяет исключить погрешность от нестабильной частоты и напряжения генератора. По такой схеме работает тесламетр типа Ш1-8, который может измерять индукцию в диапазоне от 0, 01 – 1, 6 Тл. Основная погрешность этого устройства не превышает ±2%. Также датчики Холла очень активно применяют в современных асинхронных электродвигателях с векторным управлением по потокосцеплению электрической машины.