En galvanometer är ett analogt elektromekaniskt instrument som visar närvaro och ofta storlek på elektrisk ström genom en mekanisk avböjning. Traditionellt används galvanometern som en mycket känslig amperemeter eller som detektor i mätkretsar, där en svag ström ger upphov till en vridning av en visare eller spegel som återfjädras av ett motmoment. Begreppet har senare utvidgats till liknande mekanismer för positionering och laserskanning, där termen ibland används om spegelmotorer (galvo-scanners).

Princip och huvuddelar

Grundprincipen bygger på att en elektrisk ledare i ett magnetfält utsätts för en kraft. I en vanlig rörlig-spole-galvanometer (D'Arsonval-typ) är en lätt spole upphängd i ett fast magnetfält; när ström flyter genom spolen uppstår ett vridmoment som är proportionellt mot strömstyrkan. Ett återställande moment från en fjäder eller tråd ger jämvikt och bestämmer avböjningen, vilken kan avläsas på en skala eller via en spegel med optisk läsning. Viktiga komponenter är spolen, det permanenta magnetfältet, återfjädringsmekanismen och ofta dämpningselement (t.ex. eddyströmdämpning) som stabiliserar visaren.

Viktiga varianter

  • Rörlig spole (D'Arsonval) – vanligast i känsliga mätinstrument; hög linjäritet och god känslighet.
  • Rörlig magnet – spolen hålls fast och magneten roterar; används ibland för att minska rörliga massor.
  • Ballistisk galvanometer – avsedd att mäta korta strömimpulser eller laddning genom att integrera avböjningen över tiden.

Valet av variant avgörs av avsedd mätuppgift: långsiktiga exaktmätningar, snabba transienter eller att fungera som null-detektor i bryggor.

Historia och utveckling

Galvanometern har sina rötter i tidig 1800-talsforskning om elektriska strömmar; instrument som kunde visa ström var avgörande för att utforska elektriska fenomen och utveckla mätteknik. Under 1800-talet förbättrades känslighet och konstruktion, och i slutet av århundradet blev rörlig-spole-typen standard i laboratorier. I modern tid har många analoga galvanometrar ersatts av elektroniska förstärkare och digitala instrument, men principen lever kvar i specialiserade tillämpningar.

Användningar och praktiska aspekter

Galvanometrar används fortfarande som känsliga detektorer i laboratorier, i finavstämning av instrument, och som integrerande mätare i experiment (ballistisk). De förekommer också i optiska system för att rikta lasersstrålar i mönstergenerering och skanning. Praktiska begränsningar inkluderar termisk brus, mekanisk friktion, begränsad bandbredd och lastpåverkan på mätkretsen; för att mäta större strömmar kopplas ofta en shunt parallellt med galvanometern för att omvandla den till en ammeter.

Som detektor är galvanometern ofta utformad för hög känslighet snarare än robusthet. I mätpraktiken används den både för direkta avläsningar och som null-instrument i kombination med andra komponenter. För mer allmän bakgrund om instrument och strömmätning se elektrisk ström och relaterade resurser.