Принцип дії приладів магнітоелектричної системи заснований на використанні взаємодії поля постійного магніту та котушки (рамки), по якій проходить струм.

Будова приладу схематично зображена на рис. 9.3.

Між полюсами постійного магніту N - S за допомогою полюсних наконечників 3 та циліндричного осердя 2 створюється повітряний проміжок такої форми, що силові лінії магнітного поля при будь-якому положенні рамки 1 перпендикулярні її провідникам.

Сила, що діє на одну сторону рамки в магнітному полі, визначається законом Ампера:

- струм у провідниках рамки; / - довжина тієї частини рамки, яка знаходиться в магнітному полі (активна довжина); В - магнітна індукція в повітряному проміжку; ω - число витків рамки.

На іншу сторону рамки діє така сама сила, але протилежно направлена. Момент сил визначається як добуток сили на плече.

Значення В, S, ш для кожного приладу постійні, тому останню формулу можна записати у вигляді

постійний коефіцієнт.

Струм до рамки підводиться через дві спіральні пружини, які одночасно служать для створення протидіючого моменту. Момент, що створюється пружиною, пропорційний куту закручування, тому

постійний

коефіцієнт; а - кут повороту рамки (дорівнює куту закручування пружини). Враховуючи, що в момент відліку, коли стрілка нерухома,

отри

муємо

З цієї рівності знаходимо:

Таким чином, кут повороту рамки та стрілки вказівника пропорційний струму, тобто прилад може бути градуйований як амперметр.

На основі закону Ома маємо / = U/R_n, де U - напруга на затискачах приладу; R_n - електричний опір рамки приладу. Після підстановки отримуємо:

Оскільки відношення к/R_n для одного приладу - величина стала, то останній вираз показує, що прилад може бути градуйований як вольтметр. Демпферний момент у магнітоелектричних приладах створюється за рахунок вихрових струмів, що виникають в алюмінієвому каркасі рами при переміщеннях рухомої рамки.

Магнітоелектричні амперметри та вольтметри є основними вимірювальними приладами в колах постійного струму.

Прилади магнітоелектричної системи мають високу точність та чутливість, мале особисте споживання енергії. Вони мають рівномірну шкалу (кут відхилення стрілки пропорційний струму), їхні покази майже не залежать від впливу зовнішнього магнітного поля. Основний недолік цих приладів - неможливість вимірювань у колах змінного струму.

Для вимірювання у колах змінного струму магнітоелектричні прилади вмикають через випрямлячі. Високочутливий магнітоелектричний прилад, з'єднаний із випрямляючою схемою, називають приладом випрямляючої системи. Випрямляючі елементи (діоди) монтують у корпусі приладу. Вони забезпечують одно- або двонапівперіодне випрямлення змінного струму.

Прилади випрямляючої системи знаходять широке застосування. Зазвичай їх виготовляють комбінованими, тобто призначеними для вимірювання струму, напруги, опору в колах постійного та змінного струму з різними межами вимірювання.

Випрямляючі схеми вносять додаткові похибки у вимірювання, тому клас точності приладів випрямляючої системи відносно невисокий і зазвичай становить 1,5-2,5.

Це матеріал з підручника "Електротехніка та основи електроніки" Гуржій 2020