గాల్వనోమీటర్

గాల్వనోమీటర్ అనునది విద్యుత్తు యొక్క ఉనికిని కనుకొనుటకు వాడే ఒక విధమైన అమ్మీటర్. ఒక అయస్కాంత క్షేత్రంలో కాయిల్ (తీగచుట్టు) ద్వారా ప్రవహించే విద్యుత్తుకు ప్రతిస్పందనగా దీనిలో ఉన్న సూచిక, భ్రమణ విక్షేపనానికి గురి అవుతుంది.సూచిక యొక్క విక్షేపము తీవ్రతను బట్టి విద్యుత్తును కొలవటం జరుగుతుంది. విద్యుత్తు యొక్క ఉనికిని కనుగొనేందుకు, దాని యొక్క తీవ్రతను కొలిచేందుకు, మొట్టమదటిగా గాల్వనోమీటర్లు ఉపయోగించబడ్డవి. కచ్చితముగా విద్యుత్తును కొలిచే సున్నితమైన గాల్వనోమీటర్లను జలాంతర్గామిలోను తీగలలో ఉండు విద్యుత్తును కనుగొనేందుకు, మానవ శరీరములో గుండె, మెదడు యొక్క విద్యుత్తు కార్యాచరలను గుర్తించటానికి వాడతారు. కొన్ని గల్వనోమీటర్లలో కొలతలను చూపించేందుకు ఘనస్థితిలో ఉన్న సూచికలు వాడతారు. మరికొన్నిటిలో, అతిచిన్నగా ఉండే విద్యుత్త్ యొక్క సంకేతాలను, యాంత్రికముగా ఉత్ప్రేక్షించటానికి చిన్న అద్దాలను, కాంతి పుంజాలను వాడతారు. మొదటిలో ఈ పరికరం భూమి యొక్క అయస్కాంత క్షేత్రముపై ఆధారపడేది కావటం వలన కేవలం ప్రయోగాలకు పరిమితమయ్యేది. కానీ కాలక్రమమున ఎలక్త్రొటేచ్నాలజీ యొక్క ఎదుగుదలకు అవసరమైన నిబిడత, కటినత్వము మొదలైన గుణాలను సంక్రమించుకుంది.

వెస్టన్ గాల్వనోమీటర్ లోని కదలికలు:కాయిల్ యొక్క కదలికను ఆరంజ్ రంగులో చూపించబడ్డవి.

చరిత్ర

ఒక తీగ ద్వారా ప్రయాణించే విద్యుత్తు, అయస్కాంత దిక్సూచి లోని సూచికను విక్షేపనానికి గురిచేయటాన్ని మొట్టమదటిసారిగా 1820 లో హాన్స్ ఒస్టెడ అను శాస్త్రవేత్త కనుగొన్నారు.అతను ఆ ప్రక్రియను విశ్లేషిచటంతో `పాటు ఈ పద్ధతిని ఉపయోగించి విద్యుత్తును కొలిచేందుకు కూడా ప్రయత్నించారు.మొట్టమొదటిగా హాల్ విశ్వవిద్యాలయమునకు చెందిన జొహన్ అను శాస్త్రవేత్త గాల్వనోమీటర్ ను రూపొందించారు.దీని యొక్క అభివృద్ధికి ఆంధ్రీ-మేరీ అమ్ఫిర్ విశేషముగా కృషి చేశారు.ప్రారంభ నమూనాలు ,విద్యుత్ వలన కలుగు అయస్కాంత క్షేత్రము యొక్క ఉత్ప్రేక్షణ విధానము ఆధారముగా చేసుకొని నిర్మించబడ్డాయి.అందువలనే వీటికి ‘ముల్టిప్లైయర్స్’అని పిలిచేవారు.’’గాల్వనోమీటర్ ‘’అను పదము 1836 సంవత్సర కాల పరిధి తరువాత వాడుక భాషలో కలిసిపోయింది.”గాల్వనోమీటర్ “పేరును ఇటలీకి చెందిన విద్యుత్తు రంగములో పరిశోధకుడైన లూగి గాల్వని యొక్క గౌరవార్ధకముగా వారి ఇంటి పేరు నుంచి స్వీకరించబడినది.

మొదటిలో వచ్చిన పరికరాలు భూమి యొక్క ఆయాస్కాంత క్షేత్రము ఆధారముగా నిర్మించబడ్డవి.వీటిని “టాంజంట్”గాల్వనోమీటర్ అని పిలిచేవాళ్లు.కానీ భూమి యొక్క ఆయాస్కాంత క్షేత్రము ప్రదేశము బట్టి మరతము వలన వీటిలో కచ్చిత్వము లోపించింది.వీటి తరువాత వచ్చిన పరికరాలు,భూమి యొక్క ఆయాస్కాంత క్షేత్రము కాక,వాటిలోనే ఇమర్చబడిన ఆయాస్కాంతములచే ఏర్పబడిన క్షేత్రముల ఆధారముగా పనిచేసేవి.వీటిని “తోమన్స్ గాల్వనోమీటర్”లేదా “మిర్రర్ గాల్వనోమీటర్ “ అని అనేవారు.ఈ పరికరములో సూదికి (సూచికకు ) బదులుగా తక్కువ బరువు కల చిన్న అద్దముకు అనుసంధానించబడి దారము ఆధారముగా వెల్లడిచేయబడిన అయస్కాంతములను వాడరు.ఈ ఆయాస్కాంతముల యొక్క విచలనములను గమనించటానికి సూక్ష్మదర్శిని కూడా ఉపయోగించారు.సూక్ష్మదర్శిని బదులుగా కొన్ని పరికరాలలో కాంతిపుంజములను కూడా వాడేవారు.జాక్వెస్ –ఆర్సెనే అర్సోంపల్ దీనిని మరింతగా అభివృద్ధి చేసారు.1888లో వారు, శాశ్వతమైన, స్థిరమైన ఆయాస్కాంతమును, తీగల ద్వారా వేలాడదీసిన కదలగలిగే ఒక తీగచుట్టును ఉపయోగించి ఒక పరికరాన్ని తయారుచేసారు.ఈ పరికరం పది మైక్రో అమ్ఫిర్ వంటి చిన్న విద్యుత్తు కూడా గుర్తించగలదు

వివిధ రకముల గాల్వనోమీటర్లు

ప్రస్తుత రోజుల్లో మనం చూసే గాల్వనోమీటర్లు జాక్వెస్ –అర్సెనే అర్సోంపల్ రూపందించిన గాల్వనోమీటర్ పనితీరు ఆధారముగా రూపొందించబడింది.

“టాంజెంట్”(స్పర్శరేఖా)గాల్వనోమీటర్

నిర్మాణము

విద్యుత్తును కొలిచేందుకు వాడిన పరికరాలలో “టాంజంట్”గాల్వనోమీటర్ పురాతనమైనది.విద్యుత్తు ప్రవహించే తీగలవలన కలిగ్ర్ అయస్కాంత క్షేత్రములను ,భూమి యొక్క అయస్కాంత క్షేత్రములతో పోల్చుతూ,విద్యుత్తును అంచనా వేస్తుంది.దీని యొక్కపేరు,అది పని చేసే సూత్రమైన అయస్కాంతత్త్వము యొక్క ‘టాంజంట్ సూత్రము’ వలన వచ్చింది.ఈ సూత్రము ప్రకారం “రెండు లంబాకోణ అయస్కాంత క్షేత్రాలలో ఉన్న దిక్సూచిలోని సూది యొక్క స్పర్శరేఖకోణము వాటి యొక్క సామర్ధ్యములకు నిష్పాతమునకు అనుపాతముగా ఉండును.”ఈ సూత్రమును 1837లో క్లాడ్ పౌలేట్ ప్రతిపాదించారు.ఈ గల్వనోమీటర్లో ఒక అయస్కాంతతత్వము లేని చట్రముపై చుట్టబడిన రాగి తీగచుట్టును కలిగి ఉంటుంది.ఈ చట్రము, చీలలు కల ఒక సమాంతరమైన ఆధారముపై నిలుపబడుతుంది. ఈ రాగి తీగచుట్టు తన కేంద్రము నుంచి వెళ్ళు నిట్టనిలువు అక్షము చుట్టూ తిరుగుటకు వీలికలదు.గుంద్రముగా ఉండు పొలుసు యొక్క కేంద్రములో దిక్సూచి కల డబ్బాను ఉంచుతారు.ఈ దిక్సూచిలో కల గుండ్రటి పొలుసును నాలుగు భాగములుగా విభజించి ప్రతి భాగములో 0 డిగ్రీల నుంచి 90 డిగ్రీల వరకు విభజనలు ఉంటాయి.ఆ దిక్సూచిలో సూచికతో పాటు ఒక అల్యూమినియంతో సూదిని, ప్రధాన సూచికకు లంభాకోణంలో ఉంచుతారు.పారలాక్స్ (వేర్వేరు కోణాలలో చూసినపుడు వస్తువు యొక్క స్థానంలో కలిగే తేడా) వలన కలిగే కచ్చితత్వలోపాన్ని సూచిల వెనుక ఒక అద్దము ఉంచటం వలన నివారించటం జరుగుతుంది.ఈ పరికరాన్ని ఉపయోగించేముందు .భూమియోక్క అయస్కాంత క్షేత్రమును చూపించే దిక్సూచి యొక్క సూది, రాగి తీగచుట్టు యొక్క సమతలమునకు సమాంతరముగా ఉండునట్టు సరిచూడవలెను.రాగి తీగచుట్టు నుంచి విద్యుత్తు ప్రవహించినప్పుడు, దాని వలన రెండవ అయస్కాంత క్షేత్రం ఏర్పడుతుంది.ఈ విధముగా ఏర్పనీనప్పుడు రెండు క్షేత్రముల యొక్క బలాల యొక్క నిష్పత్తికి అనుపాతముగా ఉండు స్పర్శరేఖాకోణములో దిక్సూచి యొక్క సూది ఉండును

1890 కాలములో జె.హెచ్ .బునేల్ చే నిర్మించబడ్డ

సిద్ధాంతము

గాల్వనోమీటర్లోని తీగచుట్టు యొక్క సమతలము, భూమి యొక్క అయస్కాంత క్షేత్రమునకు BH సమతలముగా ఉండునట్టు ఉంచుతారు.గాల్వనోమీటర్ నుంచి విద్యుత్తు ప్రవహించినప్పుడు రెండవ అయస్కాంత క్షేత్రమైన B ఏర్పడుతుంది.ఈ క్షేత్రము తీగచుట్టు యొక్క సమతలమునకు లంబాకోణముగా ఉంటుంది.ఈ క్షేత్రం యొక్క తీవ్రత క్రింది విధముగా ఉండును.:

పై సమీకరణలో I అనేది విద్యుత్తు (అమ్ఫిర్ లలో, n అనునది రాగి తీగచుట్టులో ఉన్న చుట్ల సంఖ్య, r అనునది రాగి తీగచుట్టు యొక్క వ్యాసార్ధము.ఈ రెండు లంబాకోణ క్షేత్రముల యొక్క సదిశా కూడిక ఫలితముగా వచ్చు BH +B దిక్సూచిలో ఉన్న సూదిని కోణమును తిప్పును.

టాంజంట్ సూత్రము ప్రకారము: పై రెండు సమీకరణముల నుంచి:

లేదా

ఇక్కడ K అనునది “టాంజంట్”గాల్వనోమీటర్ యొక్క తగ్గింపు కారకము. ‘టాంజంట్”గాల్వనోమీటర్ చాలా ఎక్కువ మొత్తంలో ఉన్న విద్యుత్తు కానీ తక్కువ మొత్తంలో ఉన్న విద్యుత్తును కానీ పంపినప్పుడు ఈ పరికరము యొక్క కచ్చితత్త్వము లోపిస్తుంది.ఒక జియోమెట్రిక్ క్షేత్రంలో సమాంతర భాగం యొక్క పరిమాణం కొలోచేందుకు కూడా ‘టాంజంట్ ‘గాల్వనోమీటర్ ఉపయోగిస్తారు.

1950లలో చేసిన ‘టాంజంట్’గాల్వనోమీటర్ యొక్క పై భాగపు చిత్రము.అల్యూమినియుమ్ తో చేసిన సూచి, దిక్సూచికి చెందిన సూచి రెండు లంబాకోణముగా ఉండటము గమనించవచ్చు. అష్టటిక్ గాల్వనోమీటర్: ఈ విధముగా గాల్వానోమీటర్ లో మామూలు గాల్వనోమీటర్ లో ఉండునట్టు కాక,రెండు ఆయాస్కాంత తత్త్వం కలిగిన రెండు సూదులు సమాంతరముగా మరియూ తమ యొక్క దృవములను విముఖముగా కలిగి ఉంటాయి.ఈ సూదులను ఒక పట్టు దారముచే వెల్లడించబడతాయి,మరియూ వాటి మధ్య నికర ఆయాస్కాంత డైపోల్ కదలిక ఉండదు.

అష్టటిక్ గాల్వనోమీటర్

తోమ్సన్ గాల్వనోమీటర్ లేదా మిర్రర్ గాల్వనోమీటర్:

పూర్వ కాలములో వాడిన కచ్చితమైన గాల్వనోమీటర్లలో ఇది ఒకటి.దీనిలో సూచికి బదులుగా అడ్డములను వాడటముచే దీనిని “మిర్రర్ గాల్వనోమీటర్ ‘’ అని పేరు వచ్చింది.ఈ అద్దము నుంచి పరివర్తన చెందిన కాంతి పుంజమును ఫోటోగ్రాఫిక్ ఫిల్మ్ మీద ప్రసరించినచో,విద్యుత్తు సమయమును బట్టి ఏ విధముగా మారుతుందో చూపించు రేఖ చిత్రమును పొందవచ్చును.

“తోమ్సన్ గాల్వనోమీటర్ “లేదా “మిర్రర్ గాల్వనోమీటర్”

ప్రాక్షేపిక గాల్వనోమీటర్

ప్రాక్షేపిక గాల్వనోమీటర్ మిగిలిన వాటివలె కదల్చటానికి వీలుపడేదికాదు.దీనిలోని అమరిక వలన మనసు పంపి మొత్తం విద్యుత్తు యొక్క పరిమాణానికి అనుపాతముగా దీనిలోని సూచిక విక్షేపనానికి గురి అవుతుంది.

ఉపయోగాలు
పూర్వ ఉపయోగములు

టెలీకమ్యూమ్యూనికేషన్ ఏర్పడు అంతరాయములను కనుగొనుట గాల్వనోమీటర్ యొక్క ప్రధాన ఉపయోగము .అన్నీ రకముల గాల్వనోమీటర్లో జాక్వెస్ –ఆర్సేనే అరొంపల్స్ యొక్క పనితనము పరిశీలించేందుకు కూడా గాల్వనోమీటర్ విస్తృతముగా వాదకములోకి వచ్చింది.చలన చిత్ర రంగములో వాడు కెమెరాల యొక్క పనితనము పరిశీలించేందుకు కూడా గాల్వనోమీటర్ ఉపయోగపడుతుంది ఎలక్ట్రోకార్డియోగ్రామ్, పోలిగ్రాఫ్స్ లలో ఉపయోగించే అనలాగ్ స్క్రిప్ట్ చార్ట్ రికార్డర్స్ లో పెన్నలు ఉంచు స్థానాలను కనుగొనటానికి వీటిని ఉపయోగించెదరు. ఒక గాల్వనోమీటర్ (మధ్యలో ), ఒక సి.డి.ఎస్ ఫొటోరెసిస్టర్ ఆధారంగా ఒక 8 మిల్లీమీటర్ల చలన చిత్ర కెమెరా నుండి ఒక స్వయాంచాలక బహిర్గత విభాగం.

ఆధునిక ఉపయోగములు: ఆధునిక కాలములో నియంత్రణ, స్థాననిర్దేశక వ్యవస్థలో గాల్వనోమీటర్లు ఉపయోగించబడుతున్నవి. గాల్వనోమీటర్లు, తీగచుట్టు గమన గాల్వనోమీటర్లుగా విభజింపబడ్డవి.అవేకాక తెరిచివున్న గాల్వనోమీటర్లు, మూసివున్న ఉచ్చు కల గాల్వనోమీటర్లుగా కూడా విభజనకు గురైనయి.మిర్రర్ గాల్వనోమీటర్లు లేజర్ స్కానింగ్ వ్యవస్థలలో కాంతి పుంజము యొక్క స్థానాలు నిర్దేశించడానికి వినియోగించారు.

ఆధునిక మూసి ఉన్న ఉచ్చు కలిగి ఉన్న గాల్వనోమీటర్.

మిర్రర్ గాల్వనోమీటర్, తెరచి ఉన్న ఉచ్చు గల్వనోమీటర్లు లేజర్ ఆధారముగా పని చేయు బర్కోడ్ స్కానర్ లలో, ముద్రణా వ్యవస్థలో, కొన్ని చిత్రపట రోపకల్పనలో, సైనిక రంగములో, అంతరిక్ష రంగములో కూడా ఉపయోగిస్తారు.