CAPITOLO V
MISURA DELLE GRANDEZZE FONDAMENTALI

Metodi impiegati

Gaussmetri

Misura della forza magnetica

Misura della forza magnetica

La sonda di Hall.

La fig. 22 mostra il principio di funzionamento di una sonda di Hall: un piccolo monocristallo, in genere arseniuro di indio, con le connessioni elettriche mostrate nella figura, costituisce l'elemento sensibile della sonda; al passare di una debole corrente i nella direzione y, si osserva tra i punti A e B in direzione x una tensione che è proporzionale al campo H in direzione z secondo la relazione: V = RHi/d; R è la costante di Hall, caratteristica del materiale di cui è costituito l'elemento sensibile.

Data la semplicità d'uso della sonda di Hall e la notevole precisione ottenibile (±1-2%) per misure fino a 20.000 Oe il suo impiego ha ormai soppiantato tutti gli altri.

Spirale di Lenard.

Ormai abbandonata è la spirale di Lenard che sfrutta la variazione di resistività di un filo di bismuto sottoposto ad un campo H perpendicolare al filo. Tra 0 e 20.000 Oe si ha quasi un raddoppio della resistività, per la misura servono una tabella di taratura e moltissime precauzioni per avere una buona precisione.

Flussometri.

Misure molto precise delle caratteristiche dei magneti si ottengono con i flussometri.
La quantità di carica elettrica che percorre una bobina che viene spostata da un punto in cui l'induzione è B a uno in cui è Bo è proporzionale alla differenza B-Bo; per determinare il flusso F che attraversa una determinata area, si costruisce una bobina con le dimensioni adeguate al traferro in cui si deve eseguire la misura.
La misura si effettua collegando la bobina a un galvanometro balistico ed estraendola rapidamente dal circuito magnetico, o riducendo il campo ad un valore noto. In entrambi i casi la deflessione del galvanometro è proporzionale alla variazione del numero di linee di flusso che attraversano la bobina:

D = kF n
essendo :
D - la deflessione del Galvanometro.
F - la variazione di flusso concatenato alla bobina;
n - il numero di spire della bobina;
k - la costante di taratura;

poiché F = BA (A è l'area della bobina), si ha B = k D/nA.
Siccome il calcolo di nA presenta notevoli difficoltà, è conveniente tarare una bobina nuova con una di nA conosciuto. Si realizza il circuito della fig. 23 e si estraggono contemporaneamente le due bobine da un campo uniforme; si regola allora Rx ripetendo la misura finché il galvanometro G non segna più deflessione, si ricava quindi la relazione:

(nA)1/(nA)2 = (Rt+R1)/(R2+Rx).

Un'applicazione importante è la misura del campo nel traferro di un altoparlante. La fig. 24 mostra la predisposizione per la misure del flusso mediante una bobina differenziale, cioè una bobina nella quale due serie di spire sono avvolte in senso contrario, in modo che l'estrazione rapida della bobina dal traferro non tenga conto dei flussi dispersi; infatti la bobina 1 misura solo flusso disperso, mentre la bobina 2 misura il flusso nel traferro più quello disperso e quindi l'estrazione delle due bobine contemporaneamente dà la misura della differenza dei flussi tagliati, e in definitiva la misura del flusso utile nel traferro.

Per queste misure si usano di preferenza strumenti elettronici che hanno la caratteristica di avere una costante di tempo pressoché infinita, quindi dopo la misura l'indice resta fermo sulla posizione raggiunta.

Tracciatori automatici di curva.

Il sistema più semplice (figg. 25 e 26) prevede che due bobine identiche siano inglobate in una espansione polare. Per la misura il magnete viene posto sopra di una delle due bobine (la B) ed il circuito magnetico viene chiuso; una sonda Hall viene collocata abbastanza vicino al magnete. Per tracciare la curva B-H, il segnale prelevato dalla bobina B (tra i punti 0 e 1 di fig. 26) al variare del campo H in finzione della corrente che percorre le bobine dell'elettromagnete, viene inviato all'asse y di un plotter, mentre il segnale letto dalla sonda va all'asse x. Sottraendo dal segnale della bobina B quello generato dalla bobina H (tra i punti 0 e 2 di fig. 26) si possono tracciare le curve M-H.