Самый простой прибор для определения присутствия электрического тока, а также и для измерения, состоит из магнитной стрелки и катушки; но он имеет много недостатков: стрелка не скоро успокаивается и должна быть установлена в направлении магнитного меридиана. Кроме того, такой прибор не обладает большой чувствительностью, так как стрелка мала, а отклонение зависит от двух причин: магнитного момента, который в маленькой стрелке невелик, и намагничивающего действия обмотки; последнее увеличивается от силы тока проводника и количества витков, или, как говорят, — от ампервитков. Стремление создать более чувствительный прибор вызвало применение сильного магнита, между полюсами которого на оси вращается электромагнит, т.-е. применен принцип электромотора (рис. 1); но такое устройство тоже обладает недостатками: 1) большая инерция подвижной части, отчего стрелка не скоро успокаивается и 2) значительный вес железа увеличивает трение в точках вращения.
|
|
| Рис. 1. Амперметр с вращающимся магнитом. | Рис. 2. Амперметр с вращающейся обмоткой. |
Дальнейшим усовершенствованием является система Депре д’Арсонваля, отличающаяся от предыдущей тем, что масса железа укреплена неподвижно, а вращается лишь обмотка (рис. 2). Такое устройство применяется в данное время почти во всех измерительных приборах и позволяет измерять токи до 1-й миллионной ампера. Но приборы Депре д'Арсонваля не всякому доступны по своей цене.
Предлагаемый прибор, сохраняя в достаточной степени хорошие качества системы Депре д’Арсонваля, является достаточно простым в изготовлении; помимо применения его как вольт- и амперметра (с соответствующими дополнениями), он может быть использован для демонстраций, так как стрелка видна на большое расстояние, и весь прибор можно разобрать на части, что дает возможность аудитории видеть его детальное устройство. Общий вид этого прибора дан на рис. 3.
Прибор лучше начать делать с подвижной обмотки, как наиболее трудной части (рис. 4, слева внизу). На дощечке точно вычерчивается четырехугольник размером 38 × 22 мм; по углам его вбивают четыре двухдюймовых гвоздя с таким расчетом, чтобы последние только касались линии четырехугольника изнутри. Затем на гвозди наматывают 8 метров изолированной шелком проволоки, диаметром 0,1 мм. (можно и немного большего). При намотке надо следить, чтобы проволока была натянута равномерно, для чего около головок гвоздей можно поставить распорки: ширина обмотки по гвоздям должна быть не более 6 мм. По окончании намотки следует оставить концы около 50 мм. на противоположных продольных сторонах. После намотки рамку пропитывают шеллаком, разведенным в спирту (1 часть шеллака на 3 части денатурированного спирта). Пропитывать нужно несколько раз, давая хорошо просохнуть предыдущему слою. При аккуратном изготовлении получается вполне прочная рамка.
Более простым, но увеличивающим вес рамки, способом можно изготовить ее, наматывая проволоку на каркас из тонкого алюминия, латуня или картона, при чем в каркас нужно вкладывать деревянный брусочек соответствующих размеров.
Оси рамки (рис. 4) делаются из кусочков бронзовой проволоки диаметром 1,5 мм. Один конец кусочка проволоки стачивается на острие, а другой слегка запиливается и приклепывается к алюминиевой или латунной пластинке, служащей для прикрепления оси к рамке. Оси лучше сделать из граммофонных иголок, отожженных на спиртовой лампочке, если удастся их приклепать к пластинке, что представляет более трудную работу, чем с бронзовой проволокой; можно, конечно, в дополнение к заклепке еще для прочности и припаять. Высота одной оси делается 4 мм., а другой 8 мм. Укрепление осей к рамке производится той же проволокой без изоляции, при чем на рамку предварительно наматывается кусочек шелковой материи. Концы обмотки припаиваются к осям в месте прикрепления. Для подвода тока припаиваются ленточки «елочного дождя».
Далее, устраивается противовес стрелки к рамке, возвращающий рамку в горизонтальное положение, когда она отклонена от него. Для противовеса берется кусочек листовой латуни размером 30 × 6 × 1 мм; в нем на расстоянии 7 мм. от конца просверливается отверстие для оси; затем, разрезав посредине, не доходя до отверстия, ему посредством наклепки придают форму, показанную на рисунке 4. Часть А служит для прикрепления стрелки, которую лучше всего сделать из алюминия 0,2 мм; для прочности узкую часть её прогладить молотком на наковальне, а на широкой части выдавить углубление; последнее значительно увеличивает видимость стрелки, давая отражение света. Алюминиевый показатель скрепляется с частью А противовеса посредством обматывания проволокой. За неимением алюминия стрелку можно сделать из соломинки.
Для поддержания рамки служат два угольника из латуни толщиной 2—3 мм. (рис. 4, справа); выпиливают по рис. 5 пластинку и сгибают ее по пунктирной линии. Гнездо для оси делается простым сверлом, заточенным под углом в 55 градусов, иначе стрелка может выскочить. Сборка производится на дощечке размерами 120 × 60 × 10 мм. Укрепив двумя шурупами один угольник, место для другого находят, вкладывая рамку, которая должна иметь небольшое продольное движение. По закреплении угольников выверяют горизонтальное положение рамки, для чего на концы противовесов наматывается по 5—6 оборотов голой звонковой проволоки, а затем лишнее подрезают острогубцами. Для усиления действия магнита внутри рамки помещается якорь из мягкого железа С (рис. 5) толщиной 10 мм. и таких размеров, чтобы рамка за него не задевала. Прикрепляется он к дощечке посредством промежуточного брусочка К такой высоты, чтобы брусок С находился против средины рамки. Ширина брусочка К должна быть не более 20 мм., чтобы он не мешал движению рамки. Сначала укрепляют на подставке брусочек К шурупами снизу через подставку. Затем, заготовив в якоре отверстие, накладывают его на брусочек и через отверстие намечают сверлом место для шурупа.
Магнит нужно взять такой, какой применяется в телефонном индукторе, — размером 100 × 55 × 20 мм. Укрепление его в доске производится посредством двух колодок М с выемками; последние служат для удержания магнита в соответствующем положении. Размеры выемок нужно делать так, чтобы магнит не болтался и отстоял от основания на 20 мм. Места колодкам определяют, поставив их вместе с магнитом так, чтобы концы магнита одинаково отстояли от рамки; после этого очерчивают на основании места для колодок и прикрепляют последние шурупами снизу.
Клеммами служат 4 шурупа с полукруглыми головками и две пластинки с отверстиями для шурупов.
Шкала делается из коричневого или серого картона, употребляемого для фотографических карточек. Деления на нее можно нанести, наклеив узкие полоски бумаги. Укрепляется шкала непосредственно на магните, для чего к ней приклеивается шеллаком полоска листового железа, размером 55 × 15 × 0,5 мм.; шкала удерживается на листе, благодаря пластинке, притягиваемой магнитом.
Футляром служит деревянный ящик размером внутри 200 × 120 × 70 мм.
Способ укрепления крышки показан на рис. 6. Два закрепа З входят в углубления на дне ящика; пружина Л удерживает магнит; угольник Н имеет отверстие, в которое входит зубец пружины Ж; кнопка О служит для отпирания. В таком виде прибор легко выносит переноску.
Чувствительность прибора (в зависимости, впрочем, от изготовления) такова, что от одного миллиампера получается отклонение на окружности шкалы до 10 мм. и даже более.
О применении прибора как вольтметра и амперметра поговорим в следующий раз.
На конструкцию прибора сделана заявка в Комитет по делам изобретений.