Измерители
Так же, как и амперметр, описанный в предыдущей статье, устраивается и вольтметр — прибор для определения напряжения цепи. Разница состоит только в том, что обмотка берется более тонкая и более длинная, а именно: ее сечение не должно превышать 0,06 мм, а длина измеряется десятками метров, около 50- 80, в зависимости от толщины проволочки. Тонкой проволоки можно взять меньше, а толстой — наоборот. Если такой проволоки достать не удастся, то её можно взять с обмотки телефонных электромагнитов.
Градуировка,
То есть нанесение делений на шкалу инструмента, производится таким образом: в электрическую цепь включаются последовательно два амперметра — один самодельный, другой градуированный на фабрике.
Реостат (об этих приборах мы будем говорить в последующих статьях), позволяющий изменять силу тока в цепи; по показаниям фабричного амперметра наносятся соответствующие деления на самодельный.
Эта операция, быть может не совсем понятная вам сейчас, но когда включите описанные приборы, по прилагаемой схеме и будете изменять силу тока, пользуясь реостатом. При этом нужно сказать, что вам совсем не нужно знать, какое сопротивление имеет то или иное звено реостата. Поэтому вы с успехом можете пользоваться для этой операции жидкостным реостатом, который совершенно не дает возможности определять величину сопротивления.
Что же касается градуировки вольтметра, то последний, как и всегда во всех установках, на всех распределительных щитах включается в цепь параллельно.
Для нанесения делении мы включаем этот прибор вместе с фабричным, а также и с электрической цепью. Изменение напряжения в данном случае измеряется включением различного количества элементов, — чем больше их, тем больше сила тока и наоборот.
Он настолько точен, что его постройка требует высокой квалификации, и за это дело стоит приниматься только в том случае, если приобретен большой навык в постройке и конструировании тонких приборов.
Действие этого прибора основано на том, что стальной намагниченный якорь втягивается магнитным полем в соленоид из изолированной проволоки, по которой течет измеряемый ток.
Прежде всего изготовим якорь.
Для этого воспользуемся стальной проволокой. Положим ее в печь и накалим до красного каления и затем медленно остудим. Этот процесс называется отпусканием стали, отчего она делается гибкой и сохраняет надолго приданную ей форму. Из такой отпущенной проволоки согнем кольцо в 3 см диаметром и затем разрежем его пополам.
Получившуюся дугу снова закалим; для этого подвергнем ее действию высокой температуры – накалим в печи до желтого каления – и затем быстро опустим ее в масло или ртуть, отчего сталь снова приобретет прежнюю упругость и будет сохранят приданную ей форму.
Из тонкой латуни вырежем ленточку шириною 3 мм, длиной 20 мм и, обернув ее один раз около якоря, осторожно, без чрезмерного нагревания, припаяем ее к самой середине дуги так, чтобы припаянная ленточка образовала собою радиус дуги.
В центре этого латунного радиуса — его надо определить точно — просверлим небольшое отверстие, вставим в него стальную иголку и перпендикулярно к оси припаяем ленточку. Эта иголка будет служить осью основания; длина её не должна превышать 20 мм; концы оси сточим на конус.
Затем якорь укрепляется в особом стремени. Это стремя устроим так: из толстой латуни толщиною 2-3 мм вырежем полоску 70 мм длиной и 5 мм шириной, согнем эту полоску в дугу. На концах просверлим отверстия, сделаем в них винтовую нарезку, в которую и вставим винты с коническими углублениями на концах. В эти винты будет опираться на сому ось.
Теперь построим соленоиды.
Из тонкой латуни (или картона) сделаем две изогнутых трубочки диаметром 5 мм и длиной 15 мм. Изгиб этой трубки должен соответствовать изгибу якоря, имеющего радиус 15 мм. На концах этих трубочек прикрепим два кружка из того же материала с наружным диаметром 10 мм.
Затем на эти трубки наматывается проволока с двойной шелковой изоляцией порядка (0,5) три-четыре слоя. При этом обмотка на обеих катушках делается в разных на правлениях, т. с. таким образом, что при последовательном соединении при расположении их друг против друга у них будут образовываться одинаковые полюса.
Я думаю, вы уже догадались, в чем состоит действие такого прибора. Якорь, расположенный между этими катушками на оси и имеющий возможность входить в них при этих колебаниях, при пропускании тока под соленоидом будет иметь возможность втягиваться в одну катушку и отталкиваться от другой.
Таким образом, главные части этою прибора нами сделаны, остается их только смонтировать.
На деревянной подставке, лучше дубовой, размером 10X5 см, укрепляется вертикальная стойка размером 15X10 см, на которой вверху укрепляется стремя с осью, и обе катушки с таким расчетом, чтобы якорь при своих колебаниях ходил внутри них, не задевай трубок.
Выполнить это можно самыми разнообразными способами, для опытных мастеров это не представит затруднения. Далее к нему прикрепляется стрелка-указатель, сделанная из тонкого алюминия или тонкого картона. Внизу на подставке укрепляется шкала в виде дуги радиусом по длине стрелки.
При нанесении отдельных делений шка-ы следует иметь в виду следующее. Почти у всех приборов шкалы получаются неравномерными, а поэтому градуировку нельзя производить таким образом: отмстить положение стрелки, например, при токе в 1 ампер, затем при 5 амперах и расстояние между этими штрихами разделить на 4 равные части, поставив цифры 2, 3 и 4. На самом деле расстояние между 1 и 2 амперами не будет равно расстоянию между 3 и 4 амперами, поэтому, чем больше точек мы нанесем на шкалу при градуировке, тем она будет точнее.
Описанный здесь вольтметр рассчитан на напряжение от 0—4 вольта постоянного тока. Однако им можно измерять и большее напряжение при включении последовательно с ним большего сопротивления.
Сопротивления, включаемые последовательно с гальванометрами, подбираются в зависимости от того, какое напряжение нам нужно измерить, не выходя за пределы шкалы прибора.
Сделав себе вольтметр и амперметр, мы можем измерить не только силу и напряжение тока, но также и не известное сопротивление.
Соберём для этого схему
Вольтметр включаем, как всегда, параллельно, а амперметр последовательно, с неизвестным на сопротивлением. Если обозначить силу тока, идущую через сопротивление, буквой L, напряжение на его концах E, а само неизвестное через R, то по закону Ома найдём искомое.
Значит, для того чтобы узнать сопротивление какого-нибудь прибора, например, лампочки, нужно вольты, которые показывает вольтметр, разделить на амперы, показываемые амперметром.
В итоге
На этом примере мы и заканчиваем описание наиболее простых самодельных измерительных приборов для электрического тока. Эти оборудования нам необходимы для дальнейшего изучения электрических явлений.
