Elektrometras – kas tai? Yra daug skirtingų tipų, nuo retų rankų darbo mechaninių įrankių iki tiksliųjų prietaisų. Šiuolaikiniai elektrometrai ir kiti matavimo prietaisai surenkami naudojant vakuuminio vamzdžio arba kietojo kūno technologiją. Jie gali būti naudojami įtampai matuoti ir įkrauti esant labai mažoms nuotėkio srovėms, iki 1 femtoamp. Elektroskopas yra paprastesnis prietaisas. Jis veikia panašiais principais, bet rodo tik santykines įtempių vertes. Ką matuoja elektrometras ir kiti prietaisai?
Šio įrenginio istorija
Pats pirmasis potencialų matuoklis gali būti vadinamas „Ankstyvuoju kvadratu“arba tiesiog „Kvadratu“. Nors terminas galiausiai reiškė Kelvino versiją, pirmiausia jis buvo naudojamas apibūdinti paprastesnį įrenginį. Ką matuoja elektrometras ir iš ko jis susideda?
Jis pagamintas iš vertikaliai pastatyto medžio kamieno, prie kurio pritvirtintas dramblio kaulo spalvos puslankis. Lengvas kamštienos rutulys kabo nuo centro ant vyrio. Kai instrumentasdedamas ant įkrauto kūno, stiebas dalyvauja ir atstumia kamštienos kamuoliuką. Atstūmimo dydį galima nuskaityti iš graduoto puslankio, nors išmatuotas kampas nėra tiesiogiai proporcingas krūviui. Pirmieji išradėjai buvo Williamas Henley ir Horace'as-Benedictas de Saussure'as.
O kas buvo elektroskopų „pionierius“?
O elektroskopas ir elektrometras – kas tai ir kuris geresnis? Pats pirmasis aukso lapų elektroskopas buvo pats pirmasis. Tokį įrenginį galima rasti ir realiame pasaulyje kai kuriose mokslinėse konferencijose, tačiau apskritai jis visur buvo pakeistas technologiškai pažangesne versija. Skirtingai nei elektrometras, jis dažniau atliko jutiklio, o ne matavimo priemonės vaidmenį.
Pats instrumentas susideda iš dviejų plonų aukso folijos lakštų, pakabintų ant elektrodo. Kai jis įkraunamas indukcija arba kontaktu, lapai įgyja vienodus elektros krūvius ir atstumia vienas kitą dėl Kulono jėgos. Jų atskyrimas yra tiesioginis sukauptos grynosios energijos rodiklis. Ant stiklo priešais lapus galima klijuoti skardos folijos gabalėlius, kad visiškai atsiskyrus lapams jie galėtų nukristi į žemę. Žiedlapius galima uždėti stikliniame „vokelyje“, kad apsaugotų nuo skersvėjų. Siekiant sumažinti įkrovos nuotėkį, šis apvalkalas yra izoliuotas. Kita nuotėkio priežastis yra jonizuojanti spinduliuotė, todėl elektrometras turi būti apsuptas švino skydu, kad to išvengtumėte.
Instrumentą XVIII amžiuje sukūrė kelimokslininkai, įskaitant Abrahamą Bennettą ir Alessandro Voltą.
Peltier ir Bonenberger modeliai
Bonenbergo matavimo prietaisą sudaro vienas aukso lakštas, vertikaliai pakabintas tarp anodo ir sauso krūvos katodo. Bet koks aukso lapo krūvis priverčia jį judėti vieno ar kito poliaus link. Ką matuoja Bonenbergo elektrometras? Įkrautos dalelės ženklas, taip pat apytikslė vertė.
Peltjė elektrometras naudoja tam tikrą magnetinio kompaso formą deformacijai matuoti, subalansuodamas statinę jėgą magnetine adata.
Šiuolaikiniai įrenginiai
Šiuolaikinis elektrometras yra labai jautrus voltmetras, kurio įvesties varža yra tokia didelė, kad į jį patenkanti srovė gali būti laikoma nuliu, kai naudojama daugumoje kasdienių programų.
Ką matuoja elektrometras ir kokia jo varža? Faktinė šiuolaikinių įrenginių įvesties varžos vertė yra apie 1014 omų, palyginti su 1010 omų nanovoltmetrų atveju. Dėl itin didelės įvesties varžos, norint išvengti srovės nuotėkio, reikia atsižvelgti į specialius dizaino aspektus.
Be kitų naudojimo būdų, branduolinės fizikos eksperimentuose naudojami elektrometrai, nes jie gali išmatuoti mažyčius krūvius, likusius medžiagoje, kai praeina jonizuojanti spinduliuotė. Dažniausias šiuolaikinių prietaisų pritaikymas yra spinduliuotės matavimas naudojant jonizacijos kameras tokiuose instrumentuose kaip skaitikliai. Geigeris.
Vožtuvo elektrometras
Vožtuvų versijose naudojamas specializuotas vakuuminis vamzdis, kurio stiprinimas ir įvesties varža yra labai didelė. Įvesties srovė gali tekėti į varžos tinklelį, o taip sukuriama įtampa labai padidėja anodo (plokštelės) grandinėje. Vožtuvai, skirti naudoti su elektrometrais, turi tik kelių femtoampų (10–15 amperų) nuotėkio sroves. Šiuos vožtuvus reikia tvarkyti su pirštinėmis, nes ant stiklo gaubto likusios druskos gali sukurti nuotėkio kelius šioms mažoms srovėms.
Specialioje grandinėje, vadinamoje „apverstu triodu“, anodo ir tinklelio vaidmenys yra priešingi. Taip valdymo elementas yra kuo toliau nuo kaitinimo siūlą supančios erdvės krūvio srities, sumažinant valdymo grandinės surenkamų elektronų skaičių ir taip sumažinant įvesties srovę.
Pažangiausi elektrometrai
Dauguma šiuolaikinių matavimo priemonių susideda iš kietojo kūno stiprintuvo, kuriame naudojamas vienas ar daugiau FET, išorinių matavimo prietaisų prijungimo jungčių ir dažniausiai jungties. Kietojo kūno elektrometro nuotrauka parodyta aukščiau.
Stiprintuvas sustiprina nedidelę srovę, kad būtų lengviau ją išmatuoti. Išorinės jungtys dažniausiai yra bendraašios arba triašės konstrukcijos ir leidžia įrengti diodus arba jonizacijos kameras jonizuojančiai spinduliuotei matuoti. Ryšys su ekranu arba duomenų registravimo įranga leidžia vartotojui peržiūrėti duomenis arba įrašyti duomenis vėlesnei analizei.
Elektrometrai, skirti naudoti su jonizacijos kameromis, gali turėti aukštos įtampos maitinimo š altinį, kuris taip pat naudojamas jonizacijos kamerai pakreipti.
