GALVANOMETRO

GALVANOMETRO

. Strumento usato per la misura di piccole intensità di correnti elettriche. Il funzionamento è analogo a quello di alcuni tipi di amperometri, ma, mentre in questi la lettura viene fatta direttamente in ampère, a mezzo di un quadrante appositamente graduato, con i galvanometri la lettura si fa in unità arbitrarie con mezzi ottici (v. elettriche, misure). Il più delle volte poi il galvanometro viene usato per vedere soltanto se in un circuito passa oppur no corrente e in caso affermativo per stabilirne il senso. Si hanno molti tipi di galvanometri, diversi per i principî su cui sono fondati e per gli scopi cui sono destinati; essi possono dividersi in due gruppi a seconda che sono destinati a essere usati per correnti continue o variabili.

Galvanometri per correnti continue. - Ne esistono due tipi, detti a magnete mobile e a magnete fisso: ambedue traggono origine dalle classiche esperienze di Ørsted e Ampère sulle azioni ponderomotrici tra magneti e conduttori percorsi da correnti. A seconda che si tenga fermo l'uno e si lasci l'altro libero di ruotare, si hanno i due tipi suddetti.

Galvanometri a magnete mobile. - Il più semplice è costituito da un ago di bussola imperniato o sospeso con un filo sottilissimo, lungo il quale si dispone il conduttore percorso dalla corrente: il campo magnetico terrestre si oppone alla rotazione, così che questa è tanto più grande quanto più intensa è la corrente che l'ha provocata, e in un senso o nell'altro a seconda del senso della corrente stessa. Questo semplice strumento è poco sensibile, ma l'effetto del conduttore sul magnete può essere molto aumentato facendolo ripassare moltissime volte in vicinanza dell'ago, cosa che si realizza praticamente avvolgendo il conduttore su un telaio entro il quale si pone l'ago (fig. 1). Un notevole progresso in questo tipo di galvanometro si deve a L. Nobili, che pensò di ridurre l'azione orientatrice del campo magnetico terrestre sostituendo al semplice ago una coppia di aghi collegati rigidamente tra loro, con i poli omonimi da parti opposte, così da realizzare un sistema astatico, tale cioè che il campo magnetico terrestre ha sul sistema azione trascurabile (fig. 2).

Col galvanometro del Nobili si ottiene un'alta sensibilità che può essere superata con un'altra disposizione derivata da questa e dovuta a lord Kelvin, nella quale, oltre ad altre varianti di minor importanza, si ha che i due aghi, anziché essere l'uno dentro il telaio e l'altro fuori, sono entrambi posti entro due telai, percorsi dalla corrente in sensi opportuni, tali da rendere concordi le rispettive rotazioni impresse all'equipaggio (fig. 3). La sensibilità di questi strumenti è grandissima: con particolari accorgimenti è possibile misurare correnti dell'ordine del milionesimo di milionesimo di ampère. Sono però di uso poco facile e la loro grande sensibilità li rende irrequieti e soggetti sempre alle variazioni dei campi magnetici esistenti nelle loro vicinanze.

Galvanometri a magnete fisso. - Il tipo più comune, quello di Desprez e d'Arsonval (fig. 4), è costituito da un robusto magnete a ferro di cavallo, tra le cui espansioni polari è sospeso con un filo sottilissimo conduttore un leggero telaio sul quale è avvolto un conduttore; la corrente arriva col filo di sospensione, percorre l'avvolgimento ed esce a mezzo di altro conduttore flessibilissimo. Il telaio si trova così immerso in un campo magnetico intenso reso maggiormente intenso da un nucleo di ferro, posto entro il telaio, ma che non lo tocca, e che serve solo a diminuire l'intraferro. Questo strumento, pur non raggiungendo la sensibilità posseduta dai galvanometri a magnete mobile, per il suo grande vantaggio di essere praticamente non influenzato dai campi magnetici che possono esserne in vicinanza è in generale preferito.

Galvanometri per correnti variabili. - I galvanometri sin qui descritti non si prestano a essere impiegati per correnti variabili; le loro indicazioni sono dipendenti, come si è detto, dal senso della corrente e se questo varia con grande rapidità, a causa della loro inerzia non possono seguirne le variazioni. In qualche caso però è possibile usarli con opportuni artifici: così il galvanometro balistico si presta alla misura di correnti di brevissima durata, quali le correnti di scarica dei condensatori; è un galvanometro del tipo Desprez e d'Arsonval, il cui equipaggio mobile ha una massa un po' maggiore del solito, allo scopo di renderne pigri i movimenti, così che, data la brevità della durata delle correnti che con esso si esaminano, l'equipaggio resta praticamente come fermo durante il passaggio della corrente, il movimento appena iniziato prosegue per inerzia e si legge l'ampiezza dell'oscillazione che questo compie. Altra applicazione del galvanometro a magnete fisso per le correnti variabili si ha quando, in luogo di lanciarvi la corrente variabile da studiare così direttamente, o la si raddrizza con un rivelatore a cristallo, o la si usa per riscaldare la saldatura di una pila termoelettrica, che produce la corrente continua, e questa, misurata col galvanometro, permette, se questo fu opportunamente tarato, di risalire al valore dell'intensità della corrente alternata; a questo tipo di galvanometro appartiene quello di Duddel, il quale ha il pregio di avere una piccolissima resistenza interna, perché il filo di sospensione, che per essere sottilissimo ha sempre una resistenza, in questo tipo non funziona da conduttore: il circuito avvolto sul telaio termina con una pinza termoelettrica, che viene riscaldata da una spiralina sottostante, attraversata dalla corrente alternata da studiare.

Per correnti variabili, anche non periodicamente, è molto usato il galvanometro a corda o di Eindhoven. Consta di un filo sottilissimo (pochi micron) di platino o di quarzo reso conduttore per mezzo di una leggerissima argentatura. Questo filo viene immerso in un forte campo magnetico, quando è percorso dalla corrente si sposta normalmente al campo. Data la massa esigua del filo, questo segue molto fedelmente le fluttuazioni della corrente, anche se di brevissima durata. L'osservazione viene fatta al microscopio o più spesso proiettando l'immagine della corda, fortemente ingrandita, su una striscia di carta sensibile fotografica che scorre e sulla quale si raccoglie il grafico delle variazioni della corrente.

Per le correnti di alta frequenza, anche deboli, si hanno poi altri tipi di galvanometri, tra i quali si possono ricordare quello di R. Moretti e quello di R. Arnò, simili per il principio e per l'uso. Nel galvanometro del Moretti un equipaggio mobile, portante, due piccoli nuclei di ferro dolce, coassiali, sono sollecitati in opposizione da due solenoidi percorsi da corrente alternata. Uno dei due nuclei poi è sottoposto all'azione di una spiralina, che viene percorsa dalla corrente di alta frequenza da esaminare e che turba la condizione d'equilibrio preesistente, facendo spostare più o meno l'equipaggio mobile.

Infine, sempre per correnti alternate di alta frequenza, si hanno altri tipi di galvanometro nei quali si ricorre all'uso di amplificatori a lampade termoioniche.