Elektrometer - kaj je to? Obstaja veliko različnih vrst, od redkih ročno izdelanih mehanskih orodij do natančnih naprav. Sodobni elektrometri in druge merilne naprave so sestavljeni z uporabo vakuumske cevi ali polprevodniške tehnologije. Uporabljajo se lahko za merjenje napetosti in polnjenja z zelo nizkimi uhajajočimi tokovi, do 1 femtoamp. Elektroskop je enostavnejša naprava. Deluje na podobnih principih, vendar prikazuje le relativne vrednosti napetosti. Kaj merijo elektrometer in drugi instrumenti?
Zgodovina te naprave
Prvi potencialni meter se lahko imenuje "Zgodnji kvadrat" ali preprosto "Kvadrat". Čeprav se je izraz na koncu nanašal na različico Kelvina, je bil najprej uporabljen za opis preprostejše naprave. Kaj meri elektrometer in iz česa je sestavljen?
Narejen je iz pokončnega drevesnega debla, na katerega je pritrjen polkrog iz slonovine. Iz sredine na tečaju visi kroglica iz lahke plute. Ko instrumentpostavljeno na nabito telo, steblo sodeluje in odbija kroglico plute. Količino odboja je mogoče razbrati iz graduiranega polkroga, čeprav izmerjeni kot ni neposredno sorazmeren z nabojem. Zgodnja izumitelja sta bila William Henley in Horace-Benedict de Saussure.
In kdo je bil "pionir" elektroskopov?
In elektroskop in elektrometer - kaj je to in kateri je bil boljši? Prvi zlati elektroskop je bil daleč prvi. Takšno napravo je v resničnem svetu mogoče najti na nekaterih znanstvenih konferencah, na splošno pa jo je povsod nadomestila tehnološko naprednejša različica. Za razliko od elektrometra je pogosteje igral vlogo senzorja kot merilnega instrumenta.
Sam instrument je sestavljen iz dveh tankih listov zlate folije, obešenih na elektrodi. Ko se napolni z indukcijo ali kontaktom, listi pridobijo enake električne naboje in se zaradi Coulombove sile odbijajo. Njihova ločitev je neposreden pokazatelj akumulirane neto energije. Kose kositrne folije lahko nalepimo na steklo nasproti listov, tako da lahko, ko so listi popolnoma narazen, padejo v zemljo. Cvetne liste lahko zaprete v stekleno "ovojnico", da jih zaščitite pred prepihom. Za zmanjšanje uhajanja naboja je ta ovojnica izolirana. Drug vzrok puščanja je ionizirajoče sevanje, zato mora biti elektrometer obdan s svinčevim ščitom, da se prepreči.
Inštrument je v 18. stoletju razvilo več ljudiraziskovalci, med njimi Abraham Bennett in Alessandro Volta.
Modeli proizvajalcev Peltier in Bonenberger
Bonenbergova merilna naprava je sestavljena iz ene zlate pločevine, ki je navpično obešena med anodo in katodo s suhim kupom. Vsak naboj, prenesen na zlati listič, povzroči, da se premakne proti enemu ali drugemu polu. Kaj meri elektrometer Bonenberg? Predznak nabitega delca in njegova približna vrednost.
Peltierjev elektrometer uporablja obliko magnetnega kompasa za merjenje upogiba z uravnoteženjem statične sile z magnetno iglo.
Sodobne naprave
Sodobni elektrometer je zelo občutljiv voltmeter, katerega vhodna impedanca je tako velika, da se tok, ki teče vanj, lahko šteje za nič za večino vsakodnevnih aplikacij.
Kaj meri elektrometer in kakšna je njegova odpornost? Dejanska vrednost vhodne upornosti za sodobne naprave je približno 1014 ohmov, v primerjavi z 1010 ohmov za nanovoltmetre. Zaradi izjemno visoke vhodne impedance je treba upoštevati posebne premisleke pri načrtovanju, da se izognemo uhajanju toka.
Med drugimi uporabami se elektrometri uporabljajo v eksperimentih jedrske fizike, ker so sposobni izmeriti drobne naboje, ki ostanejo v snovi, ko ionizirajoče sevanje prehaja skozi. Najpogostejša uporaba sodobnih naprav je merjenje sevanja z uporabo ionizacijskih komor v instrumentih, kot so števci. Geiger.
Elektrometer ventila
Različice z ventilom uporabljajo specializirano vakuumsko cev z zelo visokim ojačanjem in vhodno impedanco. Vhodni tok lahko teče v impedančno mrežo, tako ustvarjena napetost pa se v anodnem (ploščnem) vezju močno poveča. Ventili, zasnovani za uporabo z elektrometri, imajo tokove uhajanja le nekaj femtoamperov (10-15 amperov). S temi ventili je treba ravnati z rokami v rokavicah, saj lahko soli, ki ostanejo na stekleni ovojnici, ustvarijo poti puščanja za te drobne tokove.
V specializiranem vezju, imenovanem "obrnjena trioda", sta vlogi anode in mreže obrnjeni. To postavi krmilni element čim dlje od območja prostorskega naboja, ki obdaja žarilno nitko, kar zmanjša število elektronov, ki jih zbere krmilno vezje, in tako zmanjša vhodni tok.
Najnaprednejši elektrometri
Večina sodobnih merilnih instrumentov je sestavljena iz polprevodniškega ojačevalnika z uporabo enega ali več FET-jev, priključkov za povezovanje zunanjih merilnih naprav in običajno povezave. Za polprevodniški elektrometer je fotografija prikazana zgoraj.
Ojačevalnik ojača majhen tok, da ga lažje merimo. Zunanji priključki so običajno koaksialne ali triaksialne izvedbe in omogočajo namestitev diod ali ionizacijskih komor za merjenje ionizirajočega sevanja. Povezave z opremo za prikaz ali beleženje podatkov omogočajo uporabniku ogled podatkov ali beleženje podatkov za kasnejšo analizo.
Elektrometri, zasnovani za uporabo z ionizacijskimi komorami, lahko vključujejo visokonapetostni napajalnik, ki se uporablja tudi za pristranskost ionizacijske komore.
