Elektrometrs – kas tas ir? Ir daudz dažādu veidu, sākot no retiem ar rokām izgatavotiem mehāniskiem instrumentiem līdz precīzām ierīcēm. Mūsdienu elektrometri un citas mērierīces tiek montētas, izmantojot vakuuma cauruli vai cietvielu tehnoloģiju. Tos var izmantot, lai izmērītu spriegumu un uzlādētu ar ļoti zemu noplūdes strāvu, līdz 1 femtoamp. Elektroskops ir vienkāršāka ierīce. Tas darbojas pēc līdzīgiem principiem, bet parāda tikai relatīvās sprieguma vērtības. Ko mēra elektrometrs un citi instrumenti?
Šīs ierīces vēsture
Pašu pirmo potenciālo mērītāju var saukt par "Agro kvadrātu" vai vienkārši "Kvadrātu". Lai gan termins galu galā attiecās uz Kelvina versiju, tas vispirms tika izmantots, lai aprakstītu vienkāršāku ierīci. Ko mēra elektrometrs un no kā tas sastāv?
Tas ir izgatavots no vertikāla koka stumbra, pie kura ir piestiprināts ziloņkaula pusloks. No centra uz eņģes karājas viegla korķa bumbiņa. Kad instrumentsnovietots uz uzlādēta ķermeņa, kāts piedalās un atgrūž korķa bumbu. Atgrūšanas apjomu var nolasīt no graduēta pusloka, lai gan izmērītais leņķis nav tieši proporcionāls lādiņam. Pirmie izgudrotāji bija Viljams Henlijs un Horācijs Benedikts de Sosīrs.
Un kurš bija elektroskopu "pionieris"?
Un elektroskops un elektrometrs - kas tas ir un kurš bija labāks? Pats pirmais zelta lapu elektroskops bija līdz šim pats pirmais. Dažās zinātniskās konferencēs šādu ierīci var atrast reālajā pasaulē, taču kopumā tā visur ir aizstāta ar tehnoloģiski progresīvāku versiju. Atšķirībā no elektrometra, tas biežāk pildīja sensora, nevis mērinstrumenta lomu.
Pats instruments sastāv no divām plānām zelta folijas loksnēm, kas piekārtas pie elektroda. Kad tas tiek uzlādēts ar indukciju vai kontaktu, lapas iegūst vienādus elektriskos lādiņus un atgrūž viena otru Kulona spēka ietekmē. To atdalīšana ir tiešs uzkrātās neto enerģijas rādītājs. Skārda folijas gabaliņus var pielīmēt uz stikla pretī lapām, lai tad, kad lapas ir pilnīgi viena no otras, tās var iekrist zemē. Ziedlapiņas var ielikt stikla "aploksnē", lai pasargātu tās no caurvēja. Lai samazinātu lādiņa noplūdi, šis apvalks ir izolēts. Vēl viens noplūdes cēlonis ir jonizējošais starojums, tāpēc, lai to novērstu, elektrometram jābūt apvilktam ar svina vairogu.
Instrumentu 18. gadsimtā izstrādāja vairākipētnieki, tostarp Abraham Bennett un Alesandro Volta.
Modeļi no Peltier un Bonenberger
Bonenberga mērierīce sastāv no vienas zelta loksnes, kas vertikāli piekārta starp anodu un sauso pāļu katodu. Jebkurš lādiņš, kas tiek nodots zelta lapai, liek tai virzīties uz vienu vai otru polu. Ko mēra Bonenberga elektrometrs? Uzlādētās daļiņas zīme, kā arī tās aptuvenā vērtība.
Peltjē elektrometrs izmanto magnētisko kompasu, lai izmērītu novirzi, līdzsvarojot statisko spēku ar magnētisko adatu.
Mūsdienu ierīces
Mūsdienu elektrometrs ir ļoti jutīgs voltmetrs, kura ieejas pretestība ir tik liela, ka tajā ieplūstošo strāvu vairumā ikdienas lietojumu var uzskatīt par nulli.
Ko mēra elektrometrs un kāda ir tā pretestība? Mūsdienu ierīču ieejas pretestības faktiskā vērtība ir aptuveni 1014 omi, salīdzinot ar 1010 omi nanovoltmetriem. Īpaši augstās ieejas pretestības dēļ ir jāievēro īpaši dizaina apsvērumi, lai izvairītos no strāvas noplūdes.
Cita starpā kodolfizikas eksperimentos tiek izmantoti elektrometri, jo tie spēj izmērīt sīkos lādiņus, kas paliek vielā, kad cauri iet jonizējošais starojums. Mūsdienu ierīču visizplatītākais pielietojums ir starojuma mērīšana, izmantojot jonizācijas kameras tādos instrumentos kā skaitītāji. Geigers.
Vārsta elektrometrs
Vārstu versijās tiek izmantota specializēta vakuuma caurule ar ļoti augstu pastiprinājumu un ieejas pretestību. Ieejas strāva var ieplūst pretestības režģī, un šādi radītais spriegums tiek ievērojami pastiprināts anoda (plāksnes) ķēdē. Vārstiem, kas paredzēti lietošanai ar elektrometriem, noplūdes strāvas ir tikai daži femtoampi (10-15 ampēri). Ar šiem vārstiem jārīkojas ar cimdu rokām, jo sāļi, kas paliek uz stikla apvalka, var radīt noplūdes ceļus šīm mazajām strāvām.
Specializētā shēmā, ko sauc par "apgriezto triodi", anoda un režģa lomas ir apgrieztas. Tādējādi vadības elements tiek novietots pēc iespējas tālāk no telpas lādiņa apgabala, kas ieskauj kvēldiegu, līdz minimumam samazinot vadības ķēdē savākto elektronu skaitu un tādējādi samazinot ievades strāvu.
Vismodernākie elektrometri
Lielākā daļa mūsdienu mērinstrumentu sastāv no cietvielu pastiprinātāja, kas izmanto vienu vai vairākus FET, savienojumus ārējo mērierīču pievienošanai un parasti savienojuma. Cietvielu elektrometram fotoattēls ir parādīts iepriekš.
Pastiprinātājs pastiprina nelielu strāvu, lai to būtu vieglāk izmērīt. Ārējie savienojumi parasti ir koaksiāli vai triaksiāli, un tie ļauj uzstādīt diodes vai jonizācijas kameras jonizējošā starojuma mērīšanai. Savienojumi ar displeju vai datu reģistrēšanas aprīkojumu ļauj lietotājam skatīt datus vai ierakstīt datus vēlākai analīzei.
Elektrometros, kas paredzēti lietošanai ar jonizācijas kamerām, var būt augstsprieguma barošanas avots, ko izmanto arī jonizācijas kameras nobīdei.
