Elektrometr - co to jest? Istnieje wiele różnych typów, od rzadkich ręcznie robionych narzędzi mechanicznych po precyzyjne urządzenia. Nowoczesne elektrometry i inne urządzenia pomiarowe są montowane w technologii lampowej lub półprzewodnikowej. Mogą być używane do pomiaru napięcia i ładowania przy bardzo niskich prądach upływu, do 1 femtoampera. Elektroskop jest prostszym urządzeniem. Działa na podobnych zasadach, ale pokazuje tylko względne wartości naprężeń. Co mierzy elektrometr i inne przyrządy?
Historia tego urządzenia
Pierwszy potencjalny miernik można nazwać „wczesnym kwadratem” lub po prostu „kwadratem”. Chociaż termin ostatecznie odnosił się do wersji Kelvina, po raz pierwszy został użyty do opisania prostszego urządzenia. Co mierzy i z czego składa się elektrometr?
Wykonany jest z pionowego pnia drzewa, do którego przymocowane jest półkole z kości słoniowej. Lekka kula z korka zwisa ze środka na zawiasie. Kiedy instrumentUmieszczony na naładowanym ciele, łodyga uczestniczy i odpycha korkową kulkę. Wielkość odpychania można odczytać z półokręgu z podziałką, chociaż zmierzony kąt nie jest wprost proporcjonalny do ładunku. Wcześni wynalazcy to William Henley i Horace-Benedict de Saussure.
Kto był „pionierem” elektroskopów?
A elektroskop i elektrometr - co to jest i który był lepszy? Pierwszy elektroskop ze złotymi listkami był zdecydowanie pierwszym. Takie urządzenie można spotkać w realnym świecie na niektórych konferencjach naukowych, ale generalnie wszędzie zostało zastąpione wersją bardziej zaawansowaną technologicznie. W przeciwieństwie do elektrometru częściej pełnił rolę czujnika niż przyrządu pomiarowego.
Sam przyrząd składa się z dwóch cienkich arkuszy złotej folii zawieszonych na elektrodzie. Kiedy jest ładowany przez indukcję lub kontakt, liście uzyskują te same ładunki elektryczne i odpychają się nawzajem dzięki sile kulombowskiej. Ich separacja jest bezpośrednim wskaźnikiem zgromadzonej energii netto. Kawałki folii aluminiowej można przykleić na szybę naprzeciwko liści, aby po całkowitym rozsunięciu liści mogły wpaść w ziemię. Płatki można zamknąć w szklanej „kopercie”, aby chronić je przed przeciągami. Aby zminimalizować wyciek ładunku, ta koperta jest izolowana. Inną przyczyną wycieku jest promieniowanie jonizujące, dlatego elektrometr musi być otoczony ołowianą osłoną, aby temu zapobiec.
Instrument został opracowany w XVIII wieku przez kilkubadacze, w tym Abraham Bennett i Alessandro Volta.
Modele Peltiera i Bonenbergera
Urządzenie pomiarowe Bonenberg składa się z pojedynczej złotej blachy zawieszonej pionowo między anodą a katodą z suchym stosem. Każdy ładunek przekazany złotemu płatkowi powoduje, że porusza się on w kierunku jednego lub drugiego bieguna. Co mierzy elektrometr Bonenberg? Znak naładowanej cząstki, a także jej przybliżona wartość.
Elektrometr Peltiera wykorzystuje formę kompasu magnetycznego do pomiaru ugięcia poprzez zrównoważenie siły statycznej za pomocą igły magnetycznej.
Nowoczesne urządzenia
Nowoczesny elektrometr to bardzo czuły woltomierz, którego impedancja wejściowa jest tak duża, że przepływający przez niego prąd można uznać za zero w większości codziennych zastosowań.
Co mierzy elektrometr i jaki jest jego opór? Rzeczywista wartość rezystancji wejściowej dla nowoczesnych urządzeń wynosi około 1014 omów, w porównaniu do 1010 omów dla nanowoltomierzy. Ze względu na wyjątkowo wysoką impedancję wejściową należy wziąć pod uwagę specjalne względy projektowe, aby uniknąć upływu prądu.
Między innymi zastosowaniami, elektrometry są używane w eksperymentach fizyki jądrowej, ponieważ są w stanie zmierzyć maleńkie ładunki pozostawione w materii podczas przechodzenia promieniowania jonizującego. Najczęstszym zastosowaniem nowoczesnych urządzeń jest pomiar promieniowania za pomocą komór jonizacyjnych w instrumentach takich jak liczniki. Geiger.
Elektrometr zaworowy
Wersje Valve wykorzystują specjalistyczną lampę próżniową o bardzo wysokim wzmocnieniu i impedancji wejściowej. Prąd wejściowy może płynąć do siatki impedancji, a generowane w ten sposób napięcie jest znacznie wzmacniane w obwodzie anodowym (płytowym). Zawory przeznaczone do użytku z elektrometrami mają prądy upływu zaledwie kilku femtoamperów (10-15 amperów). Zawory te należy obsługiwać w rękawiczkach, ponieważ sole pozostające na szklanej powłoce mogą tworzyć ścieżki upływu dla tych maleńkich prądów.
W wyspecjalizowanym obwodzie zwanym „odwróconą triodą”, role anody i siatki są odwrócone. Umieszcza to element sterujący jak najdalej od obszaru ładunku kosmicznego otaczającego żarnik, minimalizując liczbę elektronów zbieranych przez obwód sterujący, a tym samym minimalizując prąd wejściowy.
Najbardziej zaawansowane elektrometry
Większość nowoczesnych przyrządów pomiarowych składa się ze wzmacniacza półprzewodnikowego wykorzystującego jeden lub więcej tranzystorów polowych FET, połączeń do podłączania zewnętrznych urządzeń pomiarowych i zwykle połączenia. W przypadku elektrometru półprzewodnikowego zdjęcie pokazano powyżej.
Wzmacniacz wzmacnia niewielki prąd, aby ułatwić jego pomiar. Połączenia zewnętrzne mają zwykle konstrukcję współosiową lub trójosiową i umożliwiają instalację diod lub komór jonizacyjnych do pomiaru promieniowania jonizującego. Połączenia z wyświetlaczem lub sprzętem do rejestrowania danych umożliwiają użytkownikowi przeglądanie danych lub rejestrowanie danych w celu późniejszej analizy.
Elektrometry przeznaczone do użytku z komorami jonizacyjnymi mogą zawierać zasilacz wysokiego napięcia, który służy również do polaryzacji komory jonizacyjnej.
