Elektrometar - šta je to? Postoji mnogo različitih tipova, u rasponu od rijetkih ručno rađenih mehaničkih alata do preciznih uređaja. Savremeni elektrometri i drugi mjerni uređaji sklapaju se pomoću vakuumske cijevi ili tehnologije čvrstog stanja. Mogu se koristiti za mjerenje napona i punjenja sa vrlo malim strujama curenja, do 1 femtoamp. Elektroskop je jednostavniji uređaj. Radi na sličnim principima, ali pokazuje samo relativne vrijednosti naprezanja. Šta mjeri elektrometar i drugi instrumenti?
Historija ovog uređaja
Prvi potencijalni metar može se nazvati "Rani kvadrat" ili jednostavno "Kvadrat". Iako se taj izraz na kraju odnosio na Kelvinovu verziju, prvo je korišten za opisivanje jednostavnijeg uređaja. Šta elektrometar mjeri i od čega se sastoji?
Napravljen je od uspravnog debla za koje je pričvršćen polukrug od slonovače. Lagana kugla od plute visi iz sredine na šarku. Kada je instrumentpostavljena na nabijeno tijelo, stabljika učestvuje i odbija kuglu plute. Količina odbijanja može se očitati iz stepenovanog polukruga, iako izmjereni ugao nije direktno proporcionalan naboju. Rani izumitelji su William Henley i Horace-Benedict de Saussure.
A ko je bio "pionir" elektroskopa?
A elektroskop i elektrometar - šta je to i koji je bio bolji? Prvi elektroskop sa zlatnim listovima bio je daleko prvi. Takav uređaj se može naći u stvarnom svijetu na nekim naučnim konferencijama, ali općenito je svuda zamijenjen tehnološki naprednijom verzijom. Za razliku od elektrometra, on je češće igrao ulogu senzora nego mjernog instrumenta.
Sam instrument se sastoji od dva tanka lista zlatne folije okačene na elektrodu. Kada se nabije indukcijom ili kontaktom, listovi dobijaju iste električne naboje i odbijaju se jedni od drugih zbog Kulonove sile. Njihovo razdvajanje je direktan pokazatelj akumulirane neto energije. Komadi limene folije mogu se zalijepiti na staklo nasuprot listova tako da kada se listovi potpuno razdvoje, mogu pasti u zemlju. Latice se mogu zatvoriti u staklenu "kovertu" kako bi se zaštitile od propuha. Kako bi se smanjilo curenje punjenja, ovaj omotač je izoliran. Drugi uzrok curenja je jonizujuće zračenje, tako da elektrometar mora biti okružen olovnim štitom kako bi se spriječilo.
Instrument je razvilo nekoliko ljudi u 18. vekuistraživači uključujući Abrahama Bennetta i Alessandra Voltu.
Modeli iz Peltier i Bonenberger
Mjerni uređaj Bonenberg sastoji se od jednog zlatnog lima okačenog okomito između anode i suhe katode. Svaki naboj prenesen zlatnom listu uzrokuje njegovo kretanje prema jednom ili drugom polu. Šta meri Bonenberg elektrometar? Znak nabijene čestice, kao i njena približna vrijednost.
Peltierov elektrometar koristi oblik magnetnog kompasa za mjerenje otklona balansiranjem statičke sile pomoću magnetne igle.
Moderni uređaji
Moderni elektrometar je visoko osjetljiv voltmetar čija je ulazna impedansa toliko velika da se struja koja teče u njega može smatrati nula za većinu svakodnevnih primjena.
Šta mjeri elektrometar i koliki je njegov otpor? Stvarna vrijednost ulaznog otpora za moderne uređaje je oko 1014 oma, u poređenju sa 1010 oma za nanovoltmetre. Zbog izuzetno visoke ulazne impedanse, moraju se primijeniti posebna razmatranja dizajna kako bi se izbjeglo curenje struje.
Između ostalih upotreba, elektrometri se koriste u eksperimentima nuklearne fizike jer su u stanju da izmjere sićušne naboje preostale u materiji kada jonizujuće zračenje prođe. Najčešća primena savremenih uređaja je merenje zračenja pomoću jonizacionih komora u instrumentima kao što su brojači. Geiger.
Elektrometar ventila
Verzije ventila koriste specijalizovanu vakuumsku cijev sa vrlo visokim pojačanjem i ulaznom impedancijom. Ulazna struja može teći u impedancijsku mrežu, a tako stvoreni napon se uvelike pojačava u anodnom (pločastom) kolu. Ventili dizajnirani za upotrebu sa elektrometrima imaju struje curenja od samo nekoliko femtoampera (10-15 ampera). Ovim ventilima treba rukovati rukama u rukavicama, jer soli preostale na staklenoj ovojnici mogu stvoriti puteve curenja za ove male struje.
U specijalizovanom kolu zvanom "obrnuta trioda", uloge anode i mreže su obrnute. Ovo postavlja kontrolni element što je dalje moguće od područja prostornog naboja koji okružuje filament, minimizirajući broj elektrona prikupljenih u upravljačkom kolu i na taj način minimizirajući ulaznu struju.
Najnapredniji elektrometri
Većina modernih mjernih instrumenata se sastoji od poluprovodničkog pojačala koji koristi jedan ili više FET-ova, priključaka za povezivanje vanjskih mjernih uređaja i obično veze. Za solid state elektrometar, fotografija je prikazana iznad.
Pojačalo pojačava malu struju kako bi se lakše izmjerilo. Vanjski priključci su obično koaksijalne ili triaksijalne izvedbe i omogućavaju ugradnju dioda ili jonizacijskih komora za mjerenje jonizujućeg zračenja. Povezivanje sa opremom za prikaz ili evidentiranje podataka omogućava korisniku da pregleda podatke ili snimi podatke za kasniju analizu.
Elektrometri dizajnirani za upotrebu sa jonizacionim komorama mogu uključivati visokonaponsko napajanje koje se takođe koristi za pomeranje jonizacione komore.
