ГАЛЬВАНОМЕТР, общее название тех приборов для обнаружения и измерения слабых электрических токов, к-рые основаны на механических силах взаимодействия между магнитами и токопроводами; приборы, основанные на других принципах, лишь в отдельных редких случаях носят название Г-ов.
Рис. 1. Гальванометр Томсона. Основными частями каждого Г. являются два элемента—обмотка или иного вида проводник, по к-рому проходит измеряемый ток, и постоянный магнит (иногда электромагнит); один из этих элементов помещен неподвижно, а другой укреплен т. о., что он может перемещаться под влиянием сил взаимодействия между токопроводом и магнитом; при этом возникает «направляющая» сила, создаваемая упругостью подвеса, силой тяжести, магнитным полем земли и т. п., смотря по устройству Г.; эта сила обусловливает как ход колебаний подвижной системы до достижения ею окончательного отклоненного положения, так и величину полного отклонения. Смотря по тому, какой из этих элементов является подвижным, различают две категории приборов.
1) Г. с подвижным магнитом, иногда также называемые Г-ми типа Томсона (рис. 1).
Рис. 2. Панцирный гальванометр, защищенный двумя сферическими и одним цилиндрическим экранами. Здесь подвижным элементом является легкий магнит или система магнитов, подвешенные на тонкой кварцевой нити и помещенные в магнитном поле неподвижных катушек с током. В этих приборах направляющая сила создается почти исключительно магнитным полем земли; для ослабления его действия в целях повышения чувствительности прибора часто применяют астатические магнитные системы (см. Астатическая система). При не астатической магнитной системе применяют магнитную защиту—систему концентрических оболочек из мягкого железа или иного магнитного сплава, окружающих магниты со всех сторон и дающих ослабление поля во внутренней полости до 1.000 раз и даже более («панцырные», или «бронированные» Г., рис. 2).
Рис. 3. Схема Г. с подвижной катушкой. Для регулирования чувствительности Г. этого типа применяют также астазирующий магнит, расположенный так, чтобы он в большей или меньшей степени ослаблял силу земного магнитного поля. Г. с подвижным магнитом ведут свое начало от «мультипликатора» Швейгера (1820), а также от «тангенс-» и «синусгальванометра» Пулье (1837); однако, эти старые конструкции были быстро вытеснены более рациональной конструкцией В. Томсона (1851), осн. черты к-рой сохранились до наст. вр.; совершенствование касалось лишь более точного расчета обмоток и магнитной системы для повышения чувствительности и конструктивных деталей. Наилучшими являются конструкции Брока, Пашена, Дюбуа-Рубенса, Нернста и, в особенности, новейшая конструкция Гилта и Доулинга, в которой доведена до предела чувствительность и достигнута высокая степень независимости от внешних магнитных полей.
2) Г.с подвижной катушкой, или Г. типа Депре и д’Арсонваля. В них подвижным элементом является легкая катушка (рамка из проволоки), помещенная между полюсами постоянного магнита (). Катушка подвешивается на тонкой металлич. проволоке или ленте ();
Рис 4. общий вид Г. с подвижной катушкой. эта лента служит вместе с тем и для подвода тока; вторым подводящим проводом служит очень мягкая спиральная ленточка (), почти не дающая направляющей силы (рис. 3). Для усиления магнитного поля часто во внутреннее пространство катушки вводят неподвижный железный сердечник, почти заполняющий его, оставляя лишь узкую щель, в к-рой может перемещаться катушка. Общий вид Г. этого типа показан на рис. 4. Принцип Г. с подвижной катушкой был впервые указан В. Томсоном (1867) и практически разработан Депре и д’Арсонвалем (1880); за последнее время усовершенствование этих гальванометров сводилось, гл. обр., к устранению из материалов подвижной катушки всяких магнитных примесей, присутствие которых понижает чувствительность.
Новейшей моделью вижной катушкой. Г. этого типа является Г. Молля с очень узкой и легкой катушкой, находящейся в поле электромагнита; подбирая соответствующим образом силу возбуждающего тока (от 0,5 до 1,3 ), можно достичь нужной степени чувствительности.
К той же категории относятся приборы, в к-рых подвижной элемент имеет не форму катушки, а иную. Таковы: 1) струнный Г. Адера-Эйнтгофена (1897—1903), в к-ром подвижная система представляет собой тонкую металлическую проволочку или, лучше, нить из посеребренного кварца, помещенную между полюсами мощного электромагнита (рис. 5); 2) петлевой Г. Цейса (1923) с особой формы петлей из тонкой металлической ленты, находящейся между полюсами сильных постоянных магнитов (рис. 6 и 7); 3) крутильный струнный Г. фан Дика (1926) с рамкой из полуоборота медной проволоки, несимметрично припаянной к струне из кремнистой бронзы.
Рис. 5. Струнный гальванометр (схема и общий вид).
В большинстве Г-ов отсчет отклонений производится при помощи зеркальца, прикрепленного к тому же подвесу, что и подвижная система, при помощи одного из двух употребительных способов зеркального отсчета (см. Зеркальный отсчет). В струнном и петлевом Г-ах применяется отсчет перемещений подвижной системы посредством микроскопа.
Рис. 6. Петлевой гальванометр (схема). Г. меньшей чувствительности обычно имеют прикрепленную к подвижной к-рой и производится отсчет показаний Г. (стрелочные Г.).—В качестве баллистических Г. могут применяться Г. любого типа с достаточно большим периодом колебания (ок. 30 сек. и больше). Особым видом таких приборов является флюметр Грассо с периодом колебания в 60 сек.
Чувствительность Г. зависит от целого ряда элементов его конструкции. Она определяется числом витков катушек, их формой и положением и магнетизмом стрелки. На чувствительность влияет также период колебания подвижной части, а именно: для Г. с подвижным магнитом чувствительность пропорциональна квадрату периода, а для Г. с подвижной катушкой—корню квадратному из периода.
Рис. 7. Петлевой гальванометр (общий вид). Чувствительность Г. выражается либо через разного рода «гальванометрические постоянные», характеризующие собой магнитное поле или момент кручения при силе тока, равной единице, либо—в наст. время чаще—непосредственно через величину отклонения (в мм шкалы, отстоящей от зеркала на 1 м), соответствующего току в 1 микроампер, или, наоборот, через величину тока, дающего отклонение в 1 мм при тех же условиях. Для нек-рых целей пред системе стрелку и неподвижную шкалу, поставляет преимущественный интерес не сила тока, проходящего через Г., а соответствующая разность потенциалов на его зажимах; тогда выражение чувствительности соответственно изменяется. Чувствительность современ. Г. составляет от до ампер для зеркальных и от до ампер для стрелочных приборов. Для сравнения качества Г. различных конструкций вводят иногда еще так наз. «нормальную чувствительность»—чувствительность, пересчитанную на сопротивление обмотки Г. в 1 ом и период колебания в 10 секунд.
Для уменьшения чувствительности Г. в широких пределах, а также для предохранения подвижной системы от резких толчков в тех случаях, когда неизвестна заранее величина ожидаемого отклонения, применяются шунты (см.).
Рис. 8. Вибрационный гальванометр.Если через Г. пропускать переменный ток, то подвижная система его будет испытывать периодически изменяющиеся импульсы и, следовательно, будет совершать вынужденные колебания, амплитуде к-рых пропорциональна амплитуда переменного тока. Применяемые таким образом Г. называются вибрационными (рис. 8), при чем для получения наибольшей чувствительности обычно подвижную систему устраивают таким образом, чтобы ее можно было настроить в резонанс с периодом переменного тока. Струнные Г. в известных пределах могут служить в качестве вибрационных без всяких изменений, Г. с подвижной катушкой лишь с теми изменениями, какие необходимы для возможности настройки (современным представителем таких приборов служит Г. Кембля); вибрационные Г. с подвижным магнитом имеют ту особенность, что в них вместо постоянного магнита имеется, система стерженьков мягкого железа, временно намагничиваемых действием неподвижных магнитов или электромагнитов, а переменный ток проходит через соответственно расположенные катушки, вызывая периодические отклонения подвижной системы (Г. Шеринга и Шмита). Амплитуда колебаний подвижной системы вибрационного Г., служащая мерой силы переменного тока, измеряется обычно по ширине светлой полосы, получающейся при отражении светящейся щели от зеркальца Г. (в приборах струнного типа—соответственно по ширине изображения струны). Помимо вибрационных Г., для измерения переменных токов могут служить приборы, основанные на других принципах: «Г. переменного тока», обычно представляющие собой электродинамометры (см.), в к-рых и неподвижный и подвижной элементы представляют собой катушки с током; приборы индукционного типа вроде «динамометра» Беллати, для которого недавно дана новая конструкция Пфейфером; наконец, приборы теплового типа, напр., термо-гальванометр Дудделя.
Лит.: Хвольсон О., Курс физики, т. V, Берлин, 1923: Drysdale С. V. and Jolley А. С., Electrical Measuring Instruments, v. III, L., 1927.