Wat is een tangens-galvanometer?

Elektrische stroom wordt vaak gemeten met behulp van een instrument dat een raaklijngalvanometer wordt genoemd. In staat om zowel de aanwezigheid als de richting en kracht van stromingen te meten, werd het instrument voor het eerst gebruikt in de vroege jaren 1800. Het heeft meestal een verticale koperen draadspoel, gewikkeld rond een cirkelvormig frame en een kompas in het midden. De kompasnaald reageert in het algemeen op het magnetische veld van de elektrische stroom, dat in het experiment wordt vergeleken met het magnetische veld van de aarde. Dit wetenschappelijke instrument is in vele vormen gebouwd en modernere gebruiken vaak lichtstralen om metingen te bepalen, terwijl sommige versies worden gebruikt om het magnetische veld van de aarde te meten

Het instrument werkt op basis van de tangenswet van magnetisme. Dit principe definieert de raaklijn van de hoek, doorlopen door de kompasnaald, als evenredig met een verhouding van hoe sterk twee magnetische velden zijn. Deze velden staan ​​meestal loodrecht op elkaar. Gemeten stromen zijn typisch evenredig met de raaklijn van dezelfde hoek waar de naald door gaat.

Een raaklijngalvanometer wordt meestal op een vlak oppervlak geplaatst en het kompas wordt gebruikt om de spoel van noord naar zuid te richten. De naald van het kompas is dan typisch in lijn met de richting van de spoel, zodat, wanneer stroom wordt toegepast, de hoek waarin de naald draait kan worden gemeten. Op een raaklijngalvanometer kan de kompasnaald in elke horizontale richting draaien. Een schaal op het apparaat heeft vier kwadranten, elk gelijk aan een kwart van een cirkel, terwijl een wijzer die in een rechte hoek aan de naald is bevestigd, een middel kan zijn om de schaal te lezen en metingen uit te voeren.

De meeste tangens galvanometers hebben een enkele ring, maar sommige soorten hebben twee ringen naast elkaar geplaatst. De afstand tussen de ringen kan variëren, afhankelijk van het instrument. Voor een optimaal magnetisch veld moet de afstand tussen beide echter dezelfde zijn als de spoelradius.

Eén ontwerpprobleem van de tangens galvanometer is vaak de behoefte geweest aan een korte naald die het magnetische veld van de aarde niet dempt. Kleine stroomveranderingen zijn vaak moeilijk te lezen als de naald te kort is, dus sommige moderne typen tangens-galvanometers kunnen een holle meter gebruiken die aan een spiegel is bevestigd. Wanneer licht op de spiegel wordt gericht, kan het door de naald gaan en op de schaal schijnen om kleine veranderingen in positie duidelijk te maken tijdens een raaklijn-galvanometer-experiment.