Как измерить амплитуду импульса тока или магнитного импульса ?

[VYTa]

Есть заряженный металлический шар. Зарядили его прикосновением стекла потертого о шелк. Далее разряжаем его через провод на заземление (в бытовой розетке).  При разряде возникает электрический импульс. Вопрос. Как измерить максимальную величину силы тока для этого импульса? Или как измерить амплитуду магнитного импульса ? Можно ли для этого использовать токовый клещи ?  Нужен практический совет как реально это сделать, какие приборы использовать.

[Реклама]

Реклама: ООО ТД Промэлектроника, ИНН: 6659197470, Тел: 8 (800) 1000-321

[IMXO]

шунт + осциллограф или шунт + пиковый детектор

[Реклама]

20% скидка на весь каталог электронных компонентов в ТМ Электроникс!

Акция "Лето ближе - цены ниже", успей сделать выгодные покупки!

Плюс весь апрель действует скидка 10% по промокоду APREL24 + 15% кэшбэк и бесплатная доставка!

Перейти на страницу акции

Реклама: ООО ТМ ЭЛЕКТРОНИКС, ИНН: 7806548420, info@tmelectronics.ru, +7(812)4094849

[VYTa]

2 часа назад, IMXO сказал:

шунт + осциллограф или шунт + пиковый детектор

Спасибо. 

Желательно было бы провести детекцию по магнитному полю. Как можно было бы это осуществить ? Токовые клещи ? 

[Реклама]

Особенности хранения литиевых аккумуляторов и батареек

Потеря емкости аккумулятора напрямую зависит от условий хранения и эксплуатации. При неправильном хранении даже самый лучший литиевый источник тока с превосходными характеристиками может не оправдать ожиданий. Технология, основанная на рекомендациях таких известных производителей литиевых источников тока, как компании FANSO и EVE Energy, поможет организовать правильный процесс хранения батареек и аккумуляторов. Подробнее>>

Реклама: АО КОМПЭЛ, ИНН: 7713005406, ОГРН: 1027700032161

[musa56]

1 час назад, VYTa сказал:

 Как можно было бы это осуществить ? Токовые клещи ? 

Для начала почитать учебник физики. Токовые клещи не подойдут они слишком медленные и не для измерения импульсов. Тут только осциллограф. По магнитному полю сделать сложно так как непонятно как откалибровать все это дело. Даже если и будете использовать специализированные микросхемы то их придется ставить в разрыв. Но неуверен что у них хватит быстродействия. Шунт самое простое и надежное. Непонятно что вас в нем смущает

[Реклама]

Выбираем схему BMS для корректной работы литий-железофосфатных (LiFePO4) аккумуляторов

 Обязательным условием долгой и стабильной работы Li-FePO4-аккумуляторов, в том числе и производства EVE Energy, является применение специализированных BMS-микросхем. Литий-железофосфатные АКБ отличаются такими характеристиками, как высокая многократность циклов заряда-разряда, безопасность, возможность быстрой зарядки, устойчивость к буферному режиму работы и приемлемая стоимость. Но для этих АКБ, также как и для других, очень важен контроль процесса заряда и разряда, а специализированных микросхем для этого вида аккумуляторов не так много. Инженеры КОМПЭЛ подготовили список имеющихся микросхем и возможных решений от разных производителей. Подробнее>>

Реклама: АО КОМПЭЛ, ИНН: 7713005406, ОГРН: 1027700032161

[IMXO]

какие на... токовые клещи? ты шо делаешь в этом разделе? в школу ходил? что такое тау времязадающей цепи знаешь? берешь калькулятор в руки и считаешь

[VYTa]

3 часа назад, musa56 сказал:

Для начала почитать учебник физики. Токовые клещи не подойдут они слишком медленные и не для измерения импульсов. Тут только осциллограф. По магнитному полю сделать сложно так как непонятно как откалибровать все это дело. Даже если и будете использовать специализированные микросхемы то их придется ставить в разрыв. Но неуверен что у них хватит быстродействия. Шунт самое простое и надежное. Непонятно что вас в нем смущает

Смущает то что если я не ошибаюсь осциллограф напрямую измеряет напряжение и ток далее считается исходя из напряжения. По изменению магнитного поля и как следствие по току индуцированному этим изменением в схеме измерителя было бы прямое измерение величины импульса тока. В общем, скажем так, просто нужно найти способ как это сделать по изменению магнитного поля. 

 Абсолютное значение не нужно, нужно сравнить измерения для двух шаров из разных материалов, при их одинаковом заряде, поэтому калибровка не важна, может быть любая.         

Изменено 7 мая, 2017 пользователем VYTa

[IMXO]

Только что, VYTa сказал:

Смущает то что если я не ошибаюсь осциллограф напрямую измеряет напряжение и ток далее считается исходя из напряжения.

в школу за парту учебник физики в руки учить закон Ома

[oldmao]

7 часов назад, VYTa сказал:

нужно сравнить измерения для двух шаров из разных материалов, при их одинаковом заряде

При равном заряде и ток разрядного импульса будет равным. Очередной ниспровергатель классической физики?

[puma]

Профессор Целинко М.Г. из Житомирского пединститута делал такие измерения с помощью простого интегратора еще в советские времена. Ищите его книгу "Самодельные приборы для кабинетов физики", как то так называлась. Там электрика и магнетизм....Или его патент в базе Укрпатента Мікрокулонометр. Патент на корисну модель UA  № 5224 (20040806587) U 7 G 01 R 29/24. Целінко М. Г., Прокопенко М.М.,      Целінко О.Г. 
С помощью микрокулонометра, стекляной и эбонитовых электрически заряженых палочек  доказывал студентам закон сохранения зарядов с большой точностью. Там есть и математика процесса...

Изменено 8 мая, 2017 пользователем puma

[IlCF]

Тоска... Вообще, я не удивлюсь, если г-н @VYTa - учитель физики.

[musa56]

13 часа назад, VYTa сказал:

Смущает то что если я не ошибаюсь

Не ошибаетесь. Но в вашем случае не имеет значение как вы проводите измерения. Вам же нужно просто сравнить. Понятие тока в вашем случае тоже относительное. Будет импульс тока. В самом начале он будет очень большими и по мере разряда он будет уменьшаться до нуля. Но все это будет длиться очень маленькое время. Никакими простыми приборами вы его не померяете, только осциллографом. Можете попробовать использовать токовый трансформатор и осциллограф

[IMXO]

Только что, musa56 сказал:

Можете попробовать использовать токовый трансформатор

для наносекундного импульса???? дайте два

[VYTa]

29 минут назад, musa56 сказал:

Не ошибаетесь. Но в вашем случае не имеет значение как вы проводите измерения. Вам же нужно просто сравнить. Понятие тока в вашем случае тоже относительное. Будет импульс тока. В самом начале он будет очень большими и по мере разряда он будет уменьшаться до нуля. Но все это будет длиться очень маленькое время. Никакими простыми приборами вы его не померяете, только осциллографом. Можете попробовать использовать токовый трансформатор и осциллограф

Спасибо за совет и пояснения.

Посоветуйте пожалуйста подходящий осцилограф с возможностью записи измеряемых значений.  

4 часа назад, puma сказал:

Профессор Целинко М.Г. из Житомирского пединститута делал такие измерения с помощью простого интегратора еще в советские времена. Ищите его книгу "Самодельные приборы для кабинетов физики", как то так называлась. Там электрика и магнетизм....Или его патент в базе Укрпатента Мікрокулонометр. Патент на корисну модель UA  № 5224 (20040806587) U 7 G 01 R 29/24. Целінко М. Г., Прокопенко М.М.,      Целінко О.Г. 
С помощью микрокулонометра, стекляной и эбонитовых электрически заряженых палочек  доказывал студентам закон сохранения зарядов с большой точностью. Там есть и математика процесса...

Спасибо за ссылку. 

Изменено 8 мая, 2017 пользователем VYTa

[musa56]

3 часа назад, VYTa сказал:

Посоветуйте пожалуйста подходящий осцилограф

Если у вас его нет то советовать нет смысла. Просто ради эксперимента покупать его совсем нет смысла. Хороший осциллограф вещь не дешёвая а плохой напрасная трата денег. В чем вообще смысл задачи и зачем вам именно ток. Тут ведь простой закон Ома. Если вы  зарядите шар допустим до 10 киловольт. То на  сопротивлении в 1 Ом получим в первый момент ток в 10кА почти мгновенно спадающий до нуля. Соответственно чем выше напряжение тем выше ток. При нулевом сопротивлении ток будет бесконечен.  Но все это длится на столько короткое время что его зафиксировать очень сложно. При нулевом сопротивлении постоянная времени разряда стремится к нулю. Как вариант пиковый детектор но на такие напряжения и токи большой вопрос.

Изменено 8 мая, 2017 пользователем musa56

[Сергей_Харьков]

В ‎07‎.‎05‎.‎2017 в 14:51, VYTa сказал:

...Или как измерить амплитуду магнитного импульса ?...

Датчик Холла аналоговый, выдранный из флоппи дисковода или покупной, например https://dscl.lcsr.jhu.edu/main/images/3/31/SS49e_Hall_Sensor_Datasheet.pdf.

В покупном характеристики заявлены. Бесконтактный способ измерения - чуть безопаснее.

Они достаточно быстродействующие. К нему придется городить  простенький усилитель на микросхеме ОУ или инструментальном усилителе (например фирмы TI)

Для регистрации плату осциллографа приставки к ПК, типа такого https://masterkit.ru/shop/laboratory/measuring/1352554  (в комплекте ПО с самописцем и осциллографом, кривое, но рабочее)

Но лучше более качественный, дорогой и быстродействующий.

49 минут назад, musa56 сказал:

... То на нулевом сопротивлении получим в первый момент ток в 10кА почти мгновенно спадающий до нуля....

Сверхпроводимости  при комнатной температуре нет!!! Пока.

Провод имеет сопротивление, пусть 0.3...1 Ом.

И сопротивление в зоне контакта,  при поднесении провода к шару будет пробой (разряд) в воздухе, где сопротивление будет заметно и значительно. Думаю хитрых выключателей там не предусмотрено и подносят провод к шару не со скоростью света.

И ток будет на много порядков меньше. Может проверить предохранителем на 10 А, включив его в цепь провода?

При токе 10 кА  медный провод должен иметь Такое сечение (ох..ь), что бы не было электрического взрыва проводников.

Думаю реальный провод , который уже использовали, небольшого сечения и токи в пределах нескольких ампер, а то и вовсе несколько десятков  или сотен мА.

P.S. Забыл про сопротивление линии заземления. Для линий до 1000 Вольт оно может быть  от нескольких Ом до нескольких десятков Ом.

Изменено 8 мая, 2017 пользователем Сергей_Харьков

[IMXO]

2 часа назад, Сергей_Харьков сказал:

Они достаточно быстродействующие.

примерно также как бричка к сверхзвуковому истребителю

 

[musa56]

3 часа назад, Сергей_Харьков сказал:

При токе 10 кА  медный провод должен иметь Такое сечение (ох..ь),

Вы забыли про время. Тут импульс очень короткий и поэтому суммарная энергия будет маленькой. Все что вы привели достаточно низкочастотное. Но на самом деле. Любой прибор не сможет померить точно этот импульс какое бы быстродействие у него небыло. Но все же хотелось услышать автора. Может все гораздо проще.

[Сергей_Харьков]

24 минуты назад, musa56 сказал:

Вы забыли про время. Тут импульс очень короткий и поэтому суммарная энергия будет маленькой. Все что вы привели достаточно низкочастотное. Но на самом деле. Любой прибор не сможет померить точно этот импульс какое бы быстродействие у него небыло. Но все же хотелось услышать автора. Может все гораздо проще.

Электрический взрыв проводников. Время не причем. Будет ток 10 кА -будет взрыв проводника.

Сопротивление цепи по любому десятки Ом.

Время отклика датчика 3 uS=3x10-6 c  или 3 микросекунды. По паспорту. В реальности еще запас производителя, быстрее.

Если это "бричка" , то что "истребитель".

И каким осциллографом его тогда писать?

Плату осциллографа посоветовал неудачно, только в качестве примера. Там разрешение низкое и быстродействие. Узкое место надо  плату побыстрее, что бы была  быстродействием под стать датчику, то с частотой дискретизации не менее 1 мГц

Речь идет о банальном разряде конденсатора через резистор сопротивлением десятки Ом.

Может кто-то сделать эмуляцию разряда конденсатора 10 кV емкостью ???  на резистор скажем 10 Ом?

(Электрошокеры, напряжения 10...100 кВ.  Мегатоков при разряде конденсаторов нет. Причина - сопротивление контакта. Там никогда нет идеального контакта, разряд через пробой воздуха- приличное сопротивление. Если в постановке задачи нет супер-пупер выключателей, то пробой через воздух-- приличное сопротивление -  относительно медленный процесс )

[VYTa]

2 минуты назад, Сергей_Харьков сказал:

Электрический взрыв проводников. Время не причем. Будет ток 10 кА -будет взрыв проводника.

Сопротивление цепи по любому десятки Ом.

Время отклика датчика 3 uS=3x10-6 c  или 3 микросекунды. По паспорту. В реальности еще запас производителя, быстрее.

Если это "бричка" , то что "истребитель".

И каким осциллографом его тогда писать?

Плату осциллографа посоветовал неудачно, только в качестве примера. Там разрешение низкое и быстродействие. Узкое место надо  плату побыстрее, что бы была  быстродействием под стать датчику, то с частотой дискретизации не менее 1 мГц

Речь идет о банальном разряде конденсатора через резистор сопротивлением десятки Ом.

Может кто-то сделать эмуляцию разряда конденсатора 10 кV емкостью ???  на резистор скажем 10 Ом?

(Электрошокеры, напряжения 10...100 кВ.  Мегатоков при разряде конденсаторов нет. Причина - сопротивление контакта. Там никогда нет идеального контакта, разряд через пробой воздуха- приличное сопротивление. Если в постановке задачи нет супер-пупер выключателей, то пробой через воздух-- приличное сопротивление -  относительно медленный процесс )

Спасибо за подробное пояснение. Насколько я Вас понял измерение импульса тока в описанной схеме все же реально ? 

Можно ли расчитывать на то что  сопротивление контакта (которое по всей видимости не будет одинаковым при каждом измерении) позволит все же регистрировать различие тока  в двух измерениях для которых ток допустим различается раза  в два.   

 

1 час назад, musa56 сказал:

Вы забыли про время. Тут импульс очень короткий и поэтому суммарная энергия будет маленькой. Все что вы привели достаточно низкочастотное. Но на самом деле. Любой прибор не сможет померить точно этот импульс какое бы быстродействие у него небыло. Но все же хотелось услышать автора. Может все гораздо проще.

К описанию постановки эксперимента выше добавить у меня нечего, все вроде просто с описанием, только техническая реализация - это вопрос. 

[Сергей_Харьков]

Пробывать надо. Но писал об измерении магнитного поля.

Что неизвестно?

Правильно понял , что к шару просто подносят палкой заземленный провод?

[VYTa]

Только что, Сергей_Харьков сказал:

Пробывать надо. Но писал об измерении магнитного поля.

Что неизвестно?

Правильно понял , что к шару просто подносят палкой заземленный провод?

Да - подносят заземленный провод. Пока так. Если это не позволит регистрировать различия то тогда нужно что придумать. 

[IMXO]

17 минут назад, Сергей_Харьков сказал:

Электрический взрыв проводников. Время не причем. Будет ток 10 кА -будет взрыв проводника.

о как прям откровение, формулами пожалуйста , а не голословными заявлениями

17 минут назад, Сергей_Харьков сказал:

Время отклика датчика 3 uS=3x10-6 c  или 3 микросекунды. По паспорту. В реальности еще запас производителя, быстрее.

Если это "бричка" , то что "истребитель".

И каким осциллографом его тогда писать?

ТТЛ-логика 3-20нс

ЭЛС-логика 0,1-5нс

вбирай на вкус и цвет

https://ru.aliexpress.com/popular/1ghz-oscilloscope.html

[Сергей_Харьков]

2 минуты назад, VYTa сказал:

Да - подносят заземленный провод. Пока так. Если это не позволит регистрировать различия то тогда нужно что придумать. 

При такой методике проведения испытаний явно будет зависимость от атмосферных условий. Температура, влажность, атмосферное давление воздуха в лаборатории будет влиять на результат.

И от поверхности подносимого контакта с проводом (может припаять туда маленький шарик и следить за его чистотой, протирать).

Не уверен, но подозреваю, что  основное сопротивление будет именно на участок пробоя (разряда) воздухе. Может есть в литературе прикидочные данные по сопротивлению в этом процессе?

И надо как то контролировать степень заряда шара. Электроскоп, высоковольтный вольтметр?

пробывал бы  в начале:

1) Оценить емкость заряда шара, хоть бы порядок.

2) Оценить напряжение на шаре (или померить), хоть бы порядок

3) найти в литературе(интернете) расстояние пробоя в воздухе для напряжения из. п2

4) найти в литературе какое возможно сопротивление пробоя в воздухе , хоть порядок Омы или сотни Ом.

От ответа на этот вопрос зависит время разряда.

5) Рассчитать примерно время разряда конденсатора, хоть порядок. Провести хотя бы минимальный теоретический расчет для эксперимента.

Или найти что-то подобное в литературе (может иностранной). 

И только потом уже за практические вопросы и серии монотонных испытаний. 10 раз в одном режиме, чуть сменил и опять...

----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

И еще вроде можно сферу заряжать не натирая шелком, а просто прикасаясь высоковольтным преобразователем. Что-то подобное читал в  журнале Моделист конструктор за 70-е или 80-е.

Типа палочка-высоковольтный преобразователь для экспериментов в лаборатории по физике. Будет время -поищу. 

Если нормировать время прикосновения, то будет  хоть какое нормирование заряда шара.

-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

[VYTa]

28 минут назад, Сергей_Харьков сказал:

При такой методике проведения испытаний явно будет зависимость от атмосферных условий. Температура, влажность, атмосферное давление воздуха в лаборатории будет влиять на результат.

И от поверхности подносимого контакта с проводом (может припаять туда маленький шарик и следить за его чистотой, протирать).

Не уверен, но подозреваю, что  основное сопротивление будет именно на участок пробоя (разряда) воздухе. Может есть в литературе прикидочные данные по сопротивлению в этом процессе?

И надо как то контролировать степень заряда шара. Электроскоп, высоковольтный вольтметр?

пробывал бы  в начале:

1) Оценить емкость заряда шара, хоть бы порядок.

2) Оценить напряжение на шаре (или померить), хоть бы порядок

3) найти в литературе(интернете) расстояние пробоя в воздухе для напряжения из. п2

4) найти в литературе какое возможно сопротивление пробоя в воздухе , хоть порядок Омы или сотни Ом.

От ответа на этот вопрос зависит время разряда.

5) Рассчитать примерно время разряда конденсатора, хоть порядок. Провести хотя бы минимальный теоретический расчет для эксперимента.

Или найти что-то подобное в литературе (может иностранной). 

И только потом уже за практические вопросы и серии монотонных испытаний. 10 раз в одном режиме, чуть сменил и опять...

----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

И еще вроде можно сферу заряжать не натирая шелком, а просто прикасаясь высоковольтным преобразователем. Что-то подобное читал в  журнале Моделист конструктор за 70-е или 80-е.

Типа палочка-высоковольтный преобразователь для экспериментов в лаборатории по физике. Будет время -поищу. 

Если нормировать время прикосновения, то будет  хоть какое нормирование заряда шара.

-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Еще раз спасибо за полезный и подробный ответ ! 

Не знаю насколько может реально работать, но возникла следующая мысль. 

Пропускаем импульс через катушку возле которой помещаем постоянный магнит, имеем магнитный импульс и постоянный магнит должен прийти в движение. По величине сдвига постоянного магнита сравниваем величину тока и магнитный импульс в разных измерениях. 

Будет работать или нет ? 

 

Изменено 8 мая, 2017 пользователем VYTa

[IMXO]

Только что, VYTa сказал:

Пропускаем импульс через катушку

Будет работать или нет ? 

нет , учи теорию : http://bourabai.ru/toe/tp_2.htm