Electrometru - ce este? Există multe tipuri diferite, de la instrumente mecanice rare realizate manual până la dispozitive de precizie. Electrometrele moderne și alte dispozitive de măsurare sunt asamblate folosind tehnologia cu tub vidat sau în stare solidă. Ele pot fi folosite pentru a măsura tensiunea și încărcarea cu curenți de scurgere foarte mici, până la 1 femtoamp. Electroscopul este un dispozitiv mai simplu. Funcționează pe principii similare, dar arată doar valorile relative ale tensiunii. Ce măsoară un electrometru și alte instrumente?
Istoricul acestui dispozitiv
Primul metru potențial poate fi numit „Pătrat timpuriu” sau pur și simplu „Pătrat”. Deși termenul se referea în cele din urmă la versiunea Kelvin, a fost folosit mai întâi pentru a descrie un dispozitiv mai simplu. Ce măsoară un electrometru și în ce constă?
Este realizat dintr-un trunchi de copac vertical de care este atașat un semicerc de fildeș. O minge ușoară de plută atârnă de centru pe o balama. Când instrumentulplasată pe un corp încărcat, tulpina participă și respinge bila de plută. Cantitatea de repulsie poate fi citită dintr-un semicerc gradat, deși unghiul măsurat nu este direct proporțional cu sarcina. Inventatorii timpurii au inclus William Henley și Horace-Benedict de Saussure.
Și cine a fost „pionierul” electroscoapelor?
Și electroscopul și electrometrul - ce este și care a fost mai bun? Primul electroscop cu foiță de aur a fost de departe primul. Un astfel de dispozitiv poate fi găsit în lumea reală la unele conferințe științifice, dar în general a fost înlocuit cu o versiune mai avansată tehnologic peste tot. Spre deosebire de electrometru, acesta a jucat mai des rolul unui senzor decât un instrument de măsurare.
Instrumentul în sine este format din două foi subțiri de folie de aur suspendate de un electrod. Când este încărcat prin inducție sau contact, frunzele capătă aceleași sarcini electrice și se resping unele pe altele datorită forței Coulomb. Separarea lor este un indicator direct al energiei nete acumulate. Bucăți de folie de tablă pot fi lipite pe geamul opus frunzelor, astfel încât, atunci când frunzele sunt complet despărțite, să poată cădea în pământ. Petalele pot fi închise într-un „plic” de sticlă pentru a le proteja de curenți. Pentru a minimiza scurgerea de încărcare, acest plic este izolat. O altă cauză a scurgerii sunt radiațiile ionizante, așa că electrometrul trebuie să fie înconjurat de un scut de plumb pentru a preveni acest lucru.
Instrumentul a fost dezvoltat în secolul al XVIII-lea de mai mulțicercetători printre care Abraham Bennett și Alessandro Volta.
Modele de la Peltier și Bonenberger
Aparatul de măsurare Bonenberg constă dintr-o singură foaie de aur suspendată vertical între un anod și un catod de grămadă uscată. Orice sarcină transmisă foii de aur o face să se miște spre un pol sau altul. Ce măsoară electrometrul Bonenberg? Semnul particulei încărcate, precum și valoarea ei aproximativă.
Electrometrul Peltier folosește o formă de busolă magnetică pentru a măsura deviația prin echilibrarea forței statice cu un ac magnetic.
Dispozitive moderne
Electrometrul modern este un voltmetru extrem de sensibil a cărui impedanță de intrare este atât de mare încât curentul care curge în el poate fi considerat zero pentru majoritatea aplicațiilor de zi cu zi.
Ce măsoară un electrometru și care este rezistența acestuia? Valoarea reală a rezistenței de intrare pentru dispozitivele moderne este de aproximativ 1014 ohmi, în comparație cu 1010 ohmi pentru nanovoltmetre. Datorită impedanței de intrare extrem de ridicate, trebuie aplicate considerații speciale de proiectare pentru a evita scurgerea curentului.
Printre alte utilizări, electrometrele sunt folosite în experimentele de fizică nucleară, deoarece sunt capabile să măsoare sarcinile minuscule rămase în materie atunci când radiația ionizantă trece. Cea mai comună aplicație a dispozitivelor moderne este măsurarea radiațiilor folosind camere de ionizare în instrumente precum contoare. Geiger.
Electrometru cu supapă
Versiunile cu supape folosesc un tub de vid specializat cu amplificare foarte mare și impedanță de intrare. Curentul de intrare poate curge în grila de impedanță, iar tensiunea astfel generată este mult amplificată în circuitul anodului (plăcilor). Supapele concepute pentru a fi utilizate cu electrometre au curenți de scurgere de doar câțiva femtoamperi (10-15 amperi). Aceste supape trebuie manipulate cu mâinile înmănuși, deoarece sărurile rămase pe plicul de sticlă pot crea căi de scurgere pentru acești curenți mici.
Într-un circuit specializat numit „triodă inversată”, rolurile anodului și ale grilei sunt inversate. Acest lucru plasează elementul de control cât mai departe posibil de regiunea de încărcare spațială din jurul filamentului, minimizând numărul de electroni colectați de circuitul de control și minimizând astfel curentul de intrare.
Cele mai avansate electrometre
Cele mai multe instrumente de măsurare moderne constau dintr-un amplificator cu stare solidă care utilizează unul sau mai multe FET, conexiuni pentru conectarea dispozitivelor de măsurare externe și, de obicei, o conexiune. Pentru un electrometru cu stare solidă, fotografia este afișată mai sus.
Amplificatorul amplifică un curent mic pentru a facilita măsurarea acestuia. Conexiunile externe sunt de obicei de design coaxial sau triaxial și permit instalarea de diode sau camere de ionizare pentru măsurarea radiațiilor ionizante. Conexiunile la un afișaj sau un echipament de înregistrare a datelor permit utilizatorului să vizualizeze sau să înregistreze date pentru analize ulterioare.
Electrometrele concepute pentru a fi utilizate cu camere de ionizare pot include o sursă de alimentare de în altă tensiune care este, de asemenea, utilizată pentru polarizarea camerei de ionizare.
