Szkic realizacji wagi prądowej

Waga prądowa – klasyczny wzorzec prądu odtwarzający jego jednostkę, amper, w sposób definicyjny^[1]. Wynalazcą tego elektromechanicznego urządzenia był Lord Kelvin. Dziś znaczenie wagi prądowej jest głównie historyczne, gdyż mniejszy błąd odtworzenia uzyskuje się przy użyciu metod pośrednich (na przykład z wzorców napięcia i rezystancji).

Konstrukcja i działanie

Jedno z ramion wagi obciążone jest odważnikiem na który działa siła zależna od masy odważnika i przyspieszenia ziemskiego: ${\displaystyle F_{1}=mg}$^[1].

Schemat wagi prądowej

Drugie z ramion obciążone jest cewką umieszczoną wewnątrz innej, nieruchomej cewki. Obie cewki połączone są szeregowo i zasilane ze źródła prądowego^[1].

Przepływ prądu przez tak umieszczone cewki wywołuje powstanie siły elektrodynamicznej oddziałującej na ruchomą cewkę: ${\displaystyle F_{2}=cI^{2}.}$ Współczynnik c zależy od geometrii cewek^[1].

W stanie równowagi obie siły są równe^[1]:

${\displaystyle F_{1}=F_{2},}$

${\displaystyle mg=cI^{2}.}$

Zatem po przekształceniu mamy^[1]:

${\displaystyle I={\sqrt {\frac {mg}{c}}}.}$

Problemy

Błąd wyznaczonej wartości prądu wynika z^[2]:

• niedokładności wyznaczenia współczynnika ${\displaystyle c}$ określanego na podstawie parametrów geometrycznych cewek,
• przyjętej wartości ${\displaystyle g,}$ różnej od rzeczywistej w danym punkcie pomiaru,
• wpływów magnetycznych z otoczenia.

Przypisy