Was ist ein Tangenten-Galvanometer?
Der elektrische Strom wird häufig mit einem Instrument gemessen, das als Tangentengalvanometer bezeichnet wird. Das Instrument war in der Lage, das Vorhandensein sowie die Richtung und Leistung von Strömen zu messen und wurde erstmals im frühen 19. Jahrhundert eingesetzt. Es hat normalerweise eine vertikale Kupferdrahtspule, die um einen runden Rahmen gewickelt ist, und einen Kompass in der Mitte. Die Kompassnadel reagiert im Allgemeinen auf das Magnetfeld des elektrischen Stroms, das im Experiment mit dem Erdmagnetfeld verglichen wird. Dieses wissenschaftliche Instrument wurde in vielen Formen gebaut und modernere verwenden häufig Lichtstrahlen, um Messungen zu bestimmen, während einige Versionen zur Messung des Magnetfelds der Erde verwendet werden
Das Instrument arbeitet nach dem Tangensgesetz des Magnetismus. Dieses Prinzip definiert den Tangens des Winkels, den die Kompassnadel durchläuft, als proportional zu dem Verhältnis, wie stark zwei Magnetfelder sind. Diese Felder stehen normalerweise senkrecht zueinander. Die gemessenen Ströme sind in der Regel proportional zur Tangente desselben Winkels, durch den die Nadel verläuft.
Ein Tangential-Galvanometer wird normalerweise auf einer ebenen Fläche platziert und der Kompass wird verwendet, um die Spule von Norden nach Süden auszurichten. Die Nadel des Kompasses wird dann typischerweise mit der Richtung der Spule ausgerichtet, so dass, wenn Strom angelegt wird, der Winkel gemessen werden kann, in dem sich die Nadel dreht. Bei einem Tangenten-Galvanometer kann sich die Kompassnadel in jede horizontale Richtung drehen. Eine Skala auf dem Gerät hat vier Quadranten, die jeweils einem Viertelkreis entsprechen, während ein im rechten Winkel an der Nadel angebrachter Zeiger die Möglichkeit bietet, die Skala abzulesen und Messungen vorzunehmen.
Die meisten Tangential-Galvanometer haben einen einzigen Ring, aber einige Arten haben zwei Ringe, die nebeneinander angeordnet sind. Der Abstand zwischen den Ringen kann je nach Instrument variieren. Für ein optimales Magnetfeld sollte der Abstand zwischen ihnen jedoch dem Spulenradius entsprechen.
Ein Konstruktionsproblem des Tangentengalvanometers war oft die Notwendigkeit einer kurzen Nadel, die das Erdmagnetfeld nicht dämpft. Kleine Stromänderungen sind oft schwer abzulesen, wenn die Nadel zu kurz ist. Einige moderne Arten von Tangenten-Galvanometern können daher hohle verwenden, die an einem Spiegel befestigt sind. Wenn Licht auf den Spiegel gerichtet ist, kann es durch die Nadel hindurch und auf die Skala scheinen, um kleine Positionsänderungen während eines Tangenten-Galvanometer-Experiments sichtbar zu machen.