Електрометър - какво е това? Има много различни видове, вариращи от редки ръчно изработени механични инструменти до прецизни устройства. Съвременните електромери и други измервателни устройства се сглобяват с помощта на вакуумна тръба или твърдотелна технология. Могат да се използват за измерване на напрежение и зареждане с много ниски токове на утечка, до 1 фемтоампер. Електроскопът е по-просто устройство. Той работи на подобни принципи, но показва само относителните стойности на напрежението. Какво измерва електрометърът и другите инструменти?
История на това устройство
Първият потенциален метър може да се нарече "Ранен квадрат" или просто "Квадрат". Въпреки че терминът в крайна сметка се отнася до версията на Келвин, за първи път е използван за описание на по-просто устройство. Какво измерва електрометърът и от какво се състои?
Изработен е от изправен ствол на дърво, към който е прикрепен полукръг от слонова кост. Лека коркова топка виси от центъра на панта. Когато инструментътпоставен върху заредено тяло, стеблото участва и отблъсква корковата топка. Размерът на отблъскването може да се отчита от градуиран полукръг, въпреки че измереният ъгъл не е право пропорционален на заряда. Ранните изобретатели включват Уилям Хенли и Хорас-Бенедикт дьо Сосюр.
И кой беше "пионерът" на електроскопите?
А електроскопът и електрометърът - какво е това и кой беше по-добър? Първият електроскоп със златни листа беше най-първият. Такова устройство може да се намери в реалния свят на някои научни конференции, но като цяло навсякъде е заменено с по-технологично усъвършенствана версия. За разлика от електрометъра, той по-често играе ролята на сензор, отколкото на измервателен инструмент.
Самият инструмент се състои от два тънки листа златно фолио, окачени от електрод. Когато се зарежда чрез индукция или контакт, листата придобиват еднакви електрически заряди и се отблъскват взаимно поради кулоновата сила. Разделянето им е пряк индикатор за натрупаната нетна енергия. Върху стъклото срещу листата могат да се залепят парчета калаено фолио, така че когато листата са напълно разделени, да могат да паднат в земята. Венчелистчетата могат да бъдат затворени в стъклен "плик", за да ги предпазите от течения. За да се сведе до минимум изтичането на заряд, тази обвивка е изолирана. Друга причина за изтичане е йонизиращо лъчение, така че електрометърът трябва да бъде заобиколен от оловен щит, за да го предотврати.
Инструментът е разработен през 18-ти век от няколкоизследователи, включително Ейбрахам Бенет и Алесандро Волта.
Модели от Peltier и Bonenberger
Измервателното устройство Bonenberg се състои от единичен златен лист, окачен вертикално между анод и сух купчинен катод. Всеки заряд, приложен към златния лист, го кара да се движи към единия или другия полюс. Какво измерва електрометърът Bonenberg? Знакът на заредената частица, както и нейната приблизителна стойност.
Електрометърът Peltier използва форма на магнитен компас за измерване на отклонението чрез балансиране на статичната сила с магнитна игла.
Модерни устройства
Модерният електрометър е високочувствителен волтметър, чийто входен импеданс е толкова голям, че токът, който тече в него, може да се счита за нула за повечето ежедневни приложения.
Какво измерва електрометърът и какво е неговото съпротивление? Действителната стойност на входното съпротивление за съвременните устройства е около 1014 ома, в сравнение с 1010 ома за нановолтметри. Поради изключително високия входен импеданс, трябва да се вземат предвид специални съображения при проектирането, за да се избегне изтичане на ток.
Наред с други приложения, електрометрите се използват в експерименти по ядрена физика, защото са в състояние да измерват малките заряди, останали в материята при преминаване на йонизиращо лъчение. Най-честото приложение на съвременните устройства е измерването на радиация с помощта на йонизационни камери в инструменти като броячи. Гайгер.
Електрометър на клапана
Версии с клапани използват специализирана вакуумна тръба с много високо усилване и входен импеданс. Входящият ток може да тече в импедансната мрежа и така генерираното напрежение се усилва значително в анодната (плоча) верига. Вентилите, предназначени за използване с електрометри, имат токове на утечка от само няколко фемтоампера (10-15 ампера). Тези клапани трябва да се манипулират с ръце в ръкавици, тъй като солите, останали върху стъклената обвивка, могат да създадат пътища за изтичане на тези малки токове.
В специализирана верига, наречена "обърнат триод", ролите на анода и мрежата са обърнати. Това поставя управляващия елемент възможно най-далеч от областта на пространствения заряд, заобикаляща нажежаемата жичка, като минимизира броя на електроните, събрани от управляващата верига и по този начин минимизирайки входния ток.
Най-модерните електромери
Повечето съвременни измервателни уреди се състоят от твърдотелен усилвател, използващ един или повече FET, връзки за свързване на външни измервателни устройства и обикновено връзка. За твърдотелен електрометър снимката е показана по-горе.
Усилвателят усилва малък ток, за да улесни измерването му. Външните връзки обикновено са с коаксиален или триаксиален дизайн и позволяват инсталирането на диоди или йонизационни камери за измерване на йонизиращо лъчение. Връзките към оборудване за дисплей или регистриране на данни позволяват на потребителя да преглежда данни или записва данни за по-късен анализ.
Електрометрите, предназначени за използване с йонизационни камери, могат да включват захранване с високо напрежение, което също се използва за отклоняване на йонизационната камера.
