Galvanomeeter

Galvanomeeter on analoogmõõteriist, millega tehakse kindlaks elektrivoolu olemasolu, suurus ja suund elektrijuhis. Nimetus on tuletatud Itaalia füüsiku Luigi Galvani nimest.

Esimeste galvanomeetrite töö põhineb Taani füüsiku Hans Christian Ørstedi avastusel, et magnetnõel kaldub kõrvale, kui selle läheduses olevat elektrijuhti läbib vool. Kaldenurga suurus on määratud elektrijuhti läbiva voolu tugevusega ja kaldumise suund sõltub voolu suunast juhis.

Tangentsiaalgalvanomeeter

Varaseim teade niisuguse tööpõhimõttega galvanomeetrist pärineb Saksamaalt Halle ülikoolist aastast 1820; selle ehitaja oli Johann Schweigger. Seadme ehitusel osales ka Prantsuse füüsik André-Marie Ampère.

Kompassiga mõõteseadmete edasiarendatud variantidest on tuntuim tangentsiaalgalvanomeeter. Selle põhiosad on vertikaalne traatmähisega pool ja selle keskel paiknev vabalt pöörduv magnetnõel (kompass). Kompassi nõela küljes on osuti, mis saab pöörduda neljaks kvadrandiks jaotatud skaalal. Mõõtmiseks pööratakse pool ümber püsttelje asendisse, milles pooli tasapind ühtib magnetnõela suunaga. Kui nüüd pooli mähisesse juhtida mõõdetav vool, tekitab see pooli ümber magnetvälja, mille suund on risti Maa magnetväljaga ja magnetosuti reageerib kahe magnetvälja vektorsummale, pöördudes nurga võrra, mille tangens on võrdeline ristsuunaliste väljade põhjustatud jõudude suhtega.

Niisugune kompassil põhinev mõõteriist polnud kuigi tundlik ja tema näitu mõjutasid kergesti igasugused läheduses paiknevad magnetmaterjalist esemed.

D'Arsonvali galvanomeeter:
ristkülikukujuline pool (punane) pöördub püsimagneti pooluste NS vahel; pöördpool saab voolu klemmide (+, –) ja spiraalvedrude kaudu

Hilisemates galvanomeetrites hakati Maa magnetvälja asemel kasutama püsimagneti välja. Magneti ja vooluga pooli magnetväljade koosmõju paneb pöörduma pooli. Püsimagnet muudab mõõteriista sõltumatuks Maa magnetväljast ja välistest magnetmõjudest. Niisuguse galvanomeetri valmistas Jacques-Arsène d'Arsonval 1882. aastal.) Seda täiustas Edward Weston ja patenteeris aastal 1888.

Westoni galvanomeetri edasiarendus, nagu seda on senini kasutatud pöördpoolmehhanismiga osutimõõteriistadest

D'Arsonvali/Westoni galvanomeetris paikneb tugeva püsimagneti pooluste vahel kerge peenest traadist pool, mis on riputatud rõhttelje otstes olevate spiraalvedrude külge. Need vedrud, toimides ühtlasi voolujuhtidena, hoiavad pooli teljega ühendatud osuti nullasendis vooluta olekus ja loovad vajaliku suurusega vastujõu pooli pööravale elektromagnetjõule, kui pooli läbib mõõdetav vool. Et vähendada takistust magnetvoole, on magnetpooluste vahel terassilinder. Pool saab seega pöörduda magnetahela ühtlases rõngakujulises õhupilus, mis tagab lineaarse seose pooli pöördenurga ja seda läbiva voolu vahel.

Valmistati ka mitmesuguse ehitusega galvanomeetreid, millel oli osuti asemel väike peegel. Peeglile suunatud valguskiir peegeldus eemal asuvale skaalaga ekraanile. Selline optilise osutiga peegelgalvanomeeter oli nii tundlik, et võimaldas näidata mõne mikroampri suurust voolumuuutust. Galvanomeeter kui väga tundlik mõõteriist ongi mõeldud ainult nõrga voolu mõõtmiseks (nt kuni 1 mA).

Westoni galvanomeetri elektromehaaniline muundur on pöördpoolmehhanismi nime all laialdaselt kasutusel mitmesugustes osutimõõteriistades (voltmeeter (ampermeeter, oommeeter jt). Tugevamate voolude mõõtmiseks ühendatakse mõõtemehhanismiga rööbiti (paralleelselt) vajaliku väikese takistusega takisti (šunttakisti) ja kõrgemate pingete mõõtmiseks jadamisi (järjestikku) suure takistusega takisti (eeltakisti).

Ka tänapäeval nimetatakse väga tundlikke ampermeetreid vahel galvanomeetriks. Näiteks võib niisugune ampermeeter mõõta mõne pikoampri suurust voolu. Alates 1980. aastatest on analooggalvanomeetreid hakatud asendama analoog-digitaalmuunduritega varustatud digitaalsete mõõteriistadega.