Apa itu Galvanometer Balistik?

Galvanometer yang digunakan untuk memperkirakan jumlah aliran muatan yang melaluinya disebut galvanometer balistik. Prinsip kerja galvanometer balistik sangat sederhana.

Itu tergantung pada defleksi kumparan yang berbanding lurus dengan muatan yang melewatinya. Galvanometer mengukur sebagian besar muatan yang melewatinya terlepas dari arus.

Konstruksi Galvanometer Balistik

Galvanometer balistik terdiri dari gulungan kawat tembaga yang dililitkan pada rangka non-konduktor galvanometer. Perunggu fosfor menahan kumparan antara kutub utara dan selatan magnet. Untuk meningkatkan fluks magnet, inti besi ditempatkan di dalam koil. Bagian bawah kumparan terhubung dengan pegas. Pegas ini memberikan torsi pemulih ke koil.

Ketika muatan melewati galvanometer, kumparannya mulai bergerak dan mendapat impuls. Impuls kumparan sebanding dengan muatan yang melewatinya. Pembacaan sebenarnya dari galvanometer dicapai dengan menggunakan kumparan yang memiliki momen inersia yang tinggi. Momen inersia berarti tubuh menentang gerakan sudut. Jika kumparan memiliki momen inersia yang tinggi, maka osilasinya besar. Dengan demikian, pembacaan yang akurat diperoleh.

Teori Galvanometer Balistik

Pertimbangkan kumparan persegi panjang yang memiliki N jumlah lilitan yang ditempatkan dalam medan magnet seragam. Misalkan l adalah panjang dan b adalah lebar kumparan. Luas kumparan diberikan sebagai

Ketika arus melewati koil, torsi bekerja padanya. Ekspresi yang diberikan menentukan besarnya torsi.

Biarkan arus mengalir melalui koil untuk durasi yang sangat singkat, katakan dt dan dinyatakan sebagai

Jika arus melewati kumparan selama t detik, ekspresinya menjadi

q adalah muatan total yang melewati kumparan. Momen inersia kumparan diberikan oleh l, dan kecepatan sudut melalui ω. Ekspresi memberikan momentum sudut kumparan

Momentum sudut kumparan sama dengan gaya yang bekerja pada kumparan. Jadi dari persamaan (4) dan (5), kita dapatkan.

Energi Kinetik (K) membelokkan kumparan melalui sudut θ, dan defleksi ini dikembalikan melalui pegas.

Torsi resor dari koil sama dengan defleksinya. Jadi,

Getaran periodik dari kumparan diberikan sebagai

Dengan mengalikan persamaan (7) dari persamaan di atas kita peroleh

Dengan mensubstitusi nilai persamaan (6) ke dalam persamaan (8) kita mendapatkan

K adalah konstanta galvanometer balistik.

Kalibrasi Galvanometer

Kalibrasi galvanometer adalah proses menentukan nilai konstannya dengan bantuan eksperimen praktis. Berikut ini adalah metode yang digunakan untuk menentukan konstanta galvanometer balistik.

Menggunakan Kapasitor

Pengisian dan pengosongan kapasitor memberikan nilai konstanta galvanometer balistik. Susunan rangkaian untuk kalibrasi galvanometer balistik menggunakan kapasitor ditunjukkan pada gambar di bawah.

Rangkaian ini menggunakan dua buah saklar kutub S dan sumber GGL yang tidak diketahui sumbernya E. Ketika saklar S terhubung ke terminal 2 maka kapasitor menjadi bermuatan. Demikian pula, ketika sakelar terhubung ke terminal 1, kapasitor menjadi terlepas melalui resistor R, dihubungkan secara seri dengan galvanometer balistik.

Arus pelepasan kapasitor membelokkan kumparan galvanometer balistik melalui sudut θ. Rumus menghitung konstanta galvanometer

Menggunakan Mutual Induktansi

Konstanta galvanometer balistik menentukan melalui induktansi timbal balik antara kumparan. Susunan galvanometer balistik membutuhkan dua kumparan; primer dan sekunder. Kumparan primer diberi energi dengan mengetahui sumber tegangan.