Sähkömittari - mikä se on? On olemassa monia erilaisia tyyppejä harvinaisista käsintehdyistä mekaanisista työkaluista tarkkuuslaitteisiin. Nykyaikaiset elektrometrit ja muut mittalaitteet kootaan tyhjiöputki- tai solid-state-tekniikalla. Niitä voidaan käyttää jännitteen ja latauksen mittaamiseen erittäin pienillä vuotovirroilla aina 1 femtoampeeriin asti. Elektroskooppi on yksinkertaisempi laite. Se toimii samanlaisilla periaatteilla, mutta näyttää vain suhteelliset jännitysarvot. Mitä elektrometri ja muut laitteet mittaavat?
Tämän laitteen historia
Ensimmäistä potentiaalimittaria voidaan kutsua "Varhaiseksi neliöksi" tai yksinkertaisesti "nelioksi". Vaikka termi viittasi lopulta Kelvin-versioon, sitä käytettiin ensin kuvaamaan yksinkertaisempaa laitetta. Mitä elektrometri mittaa ja mistä se koostuu?
Se on valmistettu pystysuorasta puunrungosta, johon on kiinnitetty norsunluun muotoinen puoliympyrä. Kevyt korkkipallo roikkuu keskeltä saranan päällä. Kun instrumenttivarattuun runkoon asetettuna varsi osallistuu ja hylkii korkkipallon. Repulsion määrä voidaan lukea asteikolla varustetusta puoliympyrästä, vaikka mitattu kulma ei ole suoraan verrannollinen varaukseen. Varhaisia keksijöitä olivat William Henley ja Horace-Benedict de Saussure.
Ja kuka oli sähköskooppien "pioneeri"?
Ja sähköskooppi ja elektrometri - mikä se on ja kumpi oli parempi? Ensimmäinen kultalehtinen sähköskooppi oli ylivoimaisesti ensimmäinen. Tällainen laite löytyy todellisesta maailmasta joissakin tieteellisissä konferensseissa, mutta yleensä se on korvattu teknisesti edistyneemmällä versiolla kaikkialla. Toisin kuin elektrometri, se toimi useammin anturina kuin mittauslaitteena.
Laite koostuu kahdesta ohuesta kultafoliolevystä, jotka on ripustettu elektrodiin. Kun sitä ladataan induktiolla tai kosketuksella, lehdet saavat samat sähkövaraukset ja hylkivät toisiaan Coulombin voiman vaikutuksesta. Niiden erottaminen on suora osoitus kertyneestä nettoenergiasta. Lehtiä vastapäätä olevaan lasiin voidaan liimata folion palasia, jolloin lehdet voivat pudota maahan, kun ne ovat täysin erillään. Terälehdet voidaan sulkea lasi "kirjekuoreen" suojaamaan niitä vedolta. Latausvuodon minimoimiseksi tämä vaippa on eristetty. Toinen vuodon syy on ionisoiva säteily, joten elektrometri on ympäröitävä lyijysuojalla sen estämiseksi.
Soittimen kehittivät 1700-luvulla useattutkijat, mukaan lukien Abraham Bennett ja Alessandro Volta.
Peltierin ja Bonenbergerin malleja
Bonenberg-mittauslaite koostuu yhdestä kultalevystä, joka on ripustettu pystysuoraan anodin ja kuivapinkatodin väliin. Mikä tahansa kultalehteen kohdistuva varaus saa sen liikkumaan kohti napaa tai toista. Mitä Bonenberg-elektrometri mittaa? Varautuneen hiukkasen etumerkki sekä sen likimääräinen arvo.
Peltier-elektrometri käyttää magneettista kompassia mittaamaan taipumaa tasapainottamalla staattista voimaa magneettineulalla.
Modernit laitteet
Nykyaikainen elektrometri on erittäin herkkä volttimittari, jonka tuloimpedanssi on niin suuri, että siihen virtaavaa virtaa voidaan pitää nollana useimmissa jokapäiväisissä sovelluksissa.
Mitä elektrometri mittaa ja mikä on sen vastus? Nykyaikaisten laitteiden tuloresistanssin todellinen arvo on noin 1014 ohmia verrattuna nanovolttimittareiden 1010 ohmiin. Erittäin korkean tuloimpedanssin vuoksi on otettava huomioon erityiset suunnittelunäkökohdat virtavuodon välttämiseksi.
Muiden käyttötarkoitusten ohella elektrometrejä käytetään ydinfysiikan kokeissa, koska ne pystyvät mittaamaan aineeseen jääviä pieniä varauksia, kun ionisoiva säteily kulkee läpi. Nykyaikaisten laitteiden yleisin sovellus on säteilyn mittaus ionisaatiokammioiden avulla instrumenteissa, kuten laskureissa. Geiger.
Venttiilielektrometri
Venttiiliversioissa käytetään erikoistyhjiöputkea, jolla on erittäin korkea vahvistus ja tuloimpedanssi. Tulovirta voi virrata impedanssiverkkoon ja näin muodostunut jännite vahvistuu suuresti anodi- (levy-) piirissä. Elektrometrien kanssa käytettäviksi suunniteltujen venttiilien vuotovirrat ovat vain muutaman femtoampeerin (10-15 ampeeria). Näitä venttiileitä tulee käsitellä hansikkain käsin, sillä lasikuoreen jäävät suolat voivat luoda vuotoreittejä näille pienille virroille.
Erikoispiirissä, jota kutsutaan "käänteiseksi triodiksi", anodin ja verkon roolit ovat päinvastaisia. Tämä sijoittaa ohjauselementin mahdollisimman kauas hehkulankaa ympäröivästä tilavarausalueesta, minimoiden ohjauspiirin keräämien elektronien määrän ja siten minimoiden tulovirran.
Kehittyneimmät elektrometrit
Useimmat nykyaikaiset mittauslaitteet koostuvat puolijohdevahvistimesta, joka käyttää yhtä tai useampaa FETiä, liitännöistä ulkoisten mittauslaitteiden liittämistä varten ja yleensä liitännästä. Solid-state-elektrometrin kuva näkyy yllä.
Vahvistin vahvistaa pienen virran, jotta se on helpompi mitata. Ulkoiset liitännät ovat yleensä koaksiaalisia tai triaksiaalisia ja mahdollistavat diodien tai ionisaatiokammioiden asennuksen ionisoivan säteilyn mittaamiseksi. Liitännät näyttöön tai tiedonkeruulaitteeseen antavat käyttäjälle mahdollisuuden tarkastella tai tallentaa tietoja myöhempää analysointia varten.
Ionisointikammioiden kanssa käytettäviksi suunnitellut elektrometrit voivat sisältää korkeajännitteisen virtalähteen, jota käytetään myös ionisaatiokammion esijännittämiseen.
