• насыщающегося трансформатора на линейном пермаллоевом сердечнике с большим удлинением,
• генератора сигнала возбуждения,
• селективного усилителя второй гармоники,
• фазового (синхронного) детектора, если Вы хотите определять еще и ЗНАК компоненты магнитного поля, параллельной зонду.
В качестве генератора сигнала возбуждения можно использовать школьный генератор звуковой частоты. В качестве селективного усилителя и индикатора — селективный вольтметр, который должен быть настроен точно на вторую гармонику сигнала возбуждения. Чувствительность Вашего магнитометра будет определяться качеством изготовления феррозонда (насыщающегося трансформатора) и стабильностью настройки генератора и селективного вольтметра. Дрейф нуля Вашего магнитометра будет зависеть от этих же параметров.
Воробьев П.В.
• ВОПРОС № 89: Как работает электрофорная машина?
ОТВЕТ: Первой индукционной машиной был «электрофор», открытый А.Вольта в 1775 г. и объясненный И.К.Вильке в 1777 г. Индукционные (или электростатические) машины представляют собой источники малых токов (редко больше чем 10-5 А) и высокого напряжения (часто свыше 105 В).
Носители электричества (рис. 1) попарно заряжаются путем электростатической индукции, а расстояние между ними увеличивают путем их механического перемещения.
Этап I дает нам картину зарядки носителей в процессе индукции, а этапы II и III изображают разделение зарядов и их перенос к электродам К и А. Периодическое повторение этих процессов технически проще всего осуществить при помощи вращения. Носители электричества α и β укреплены на изолирующем вращающемся стержне. Небольшие черные треугольники изображают скользящие контакты, соединяющие эти носители с электродами К и А. Первоначальное поле между γ и δ создается присоединением этих пластин на короткое время к полюсам батареи. При вращении со скоростью в 10 оборотов в секунду такая машина может дать ток около 10-8 А. При исчезновении поля между γ и δ этот ток прекращается. Для этого достаточно коснуться пальцами пластин γ и δ и тем установить между ними проводящее соединение.
Индукционные машины, предназначенные для практического применения, имеют еще одно добавочное устройство, которое доводит заряд на пластинах γ и δ до очень высокого значения и обеспечивает его сохранение, несмотря на неизбежные потери вследствие плохой изоляции. Для осуществления такого добавочного устройства были предложены два процесса.
В первом, так называемом, мультипликаторном процессе заряды, полученные путем индукции, не полностью отводят к месту потребления, а сохраняют часть их на носителях α и β и этот остаток переносят при помощи ящиков Фарадея F1 и F2 на пластины поля γ и δ (на рис. 2 обратите внимание на знаки!). Этим усиливается поле, которое участвует в следующем процессе индукции.
При переходе к вращающимся машинам уменьшают ящики Фарадея до размеров двух кусков жести, которые охватывают носители только снаружи. Кроме того, при этом соединяют скользящие контакты или электроды не с гальванометром, а со статическим вольтметром, т. е. с конденсатором.
Вследствие этого носители α и β, проходя у электродов К и А, не отдают им весь свой заряд, а сохраняют часть его для передачи в ящики Фарадея F1 и F2. На рис. 3 изображена модель, работающая точно по этой схеме.
После нескольких оборотов она дает напряжение в несколько тысяч вольт. При этом практически нет необходимости в том, чтобы искусственно создавать исходное напряжение между γ и δ. Почти всегда между этими пластинами существует небольшое случайное напряжение, которое быстро повышается в результате мультипликаторного процесса.
Во втором процессе индуцирующие заряды сами усиливаются тем же процессом индукции: пластинки α, β и γ, δ имеются в большом количестве и все время меняются ролями. На рис. 4 изображены два кольца конденсаторов, вращающихся в противоположные стороны.
Цифрами 1–4 отмечены скользящие контакты, попарно соединенные металлическими стержнями. Положим, что на пластинке, отмеченной жирным знаком +, случайно имеется положительный заряд. Между пластинкой + и контактом 1, так же как между пластинкой — и контактом 2 имеется слабое электрическое поле, схематически отмеченное двумя силовыми линиями. Пусть внешнее кольцо будет неподвижно, а внутреннее мы повернем против часовой стрелки на три сегмента. После этого поворота мы получаем картину, изображенную на рис. 4б. Вследствие индукции на каждых трех соответственных пластинках внутреннего кольца возник электрический заряд. Самым существенным здесь является то обстоятельство, что все исходящие из этих зарядов линии поля сходятся в контактах 3 и 4, соединенных между собой металлом.