Elektrometr – co to je? Existuje mnoho různých typů, od vzácných ručně vyráběných mechanických nástrojů až po přesná zařízení. Moderní elektroměry a další měřicí přístroje se montují pomocí elektronkové nebo polovodičové technologie. Lze je použít k měření napětí a nabíjení s velmi nízkými svodovými proudy až do 1 femtoampéru. Elektroskop je jednodušší zařízení. Funguje na podobných principech, ale ukazuje pouze relativní hodnoty napětí. Co měří elektroměr a další přístroje?
Historie tohoto zařízení
Úplně první potenciální metr lze nazvat „Early square“nebo jednoduše „Square“. Ačkoli tento termín nakonec odkazoval na Kelvinovu verzi, byl poprvé použit k popisu jednoduššího zařízení. Co měří elektroměr a z čeho se skládá?
Je vyrobena ze vzpřímeného kmene stromu, ke kterému je připevněn půlkruh ze slonoviny. Ze středu na pantu visí lehká korková koule. Když nástrojumístěn na nabitém těle, stonek se účastní a odpuzuje korkovou kuličku. Velikost odpuzování lze odečíst z odměrného půlkruhu, i když naměřený úhel není přímo úměrný náboji. Mezi první vynálezce patřili William Henley a Horace-Benedict de Saussure.
A kdo byl „průkopníkem“elektroskopů?
A elektroskop a elektroměr – co to je a který z nich byl lepší? Úplně první elektroskop se zlatým listem byl zdaleka úplně první. Takové zařízení lze v reálném světě najít na některých vědeckých konferencích, ale obecně je všude nahrazeno technologicky vyspělejší verzí. Na rozdíl od elektroměru hrál častěji roli senzoru než měřicího přístroje.
Samotný přístroj se skládá ze dvou tenkých plátků zlaté fólie zavěšených na elektrodě. Když se nabíjí indukcí nebo kontaktem, listy získávají stejné elektrické náboje a navzájem se odpuzují díky Coulombově síle. Jejich oddělení je přímým indikátorem akumulované čisté energie. Na sklo naproti listům lze nalepit kousky alobalu, takže když jsou listy úplně od sebe, mohou spadnout do země. Okvětní lístky lze uzavřít do skleněné „obálky“, aby byly chráněny před průvanem. Aby se minimalizoval únik náboje, je tato obálka izolována. Další příčinou úniku je ionizující záření, takže elektroměr musí být obklopen olověným štítem, aby se tomu zabránilo.
Nástroj vyvinulo v 18. století několik lidívýzkumníci včetně Abrahama Bennetta a Alessandra Volty.
Modely od Peltiera a Bonenbergera
Měřicí zařízení Bonenberg se skládá z jediného zlatého plátu zavěšeného vertikálně mezi anodou a suchou vlasovou katodou. Jakýkoli náboj předaný plátkovému zlatu způsobí jeho pohyb k jednomu nebo druhému pólu. Co měří Bonenbergův elektroměr? Znaménko nabité částice a také její přibližná hodnota.
Peltierův elektrometr používá formu magnetického kompasu k měření výchylky vyrovnáváním statické síly pomocí magnetické střelky.
Moderní zařízení
Moderní elektroměr je vysoce citlivý voltmetr, jehož vstupní impedance je tak velká, že proud, který do něj teče, lze pro většinu každodenních aplikací považovat za nulový.
Co měří elektroměr a jaký je jeho odpor? Skutečná hodnota vstupního odporu pro moderní zařízení je asi 1014 ohmů ve srovnání s 1010 ohmů u nanovoltmetrů. Kvůli extrémně vysoké vstupní impedanci je třeba vzít v úvahu speciální konstrukční úvahy, aby se zabránilo úniku proudu.
Elektrometry se mimo jiné používají v experimentech jaderné fyziky, protože jsou schopny měřit nepatrné náboje, které zůstávají v hmotě při průchodu ionizujícího záření. Nejčastější aplikací moderních přístrojů je měření záření pomocí ionizačních komor v přístrojích, jako jsou čítače. Geiger.
Ventilový elektroměr
Verze ventilů používají specializovanou elektronku s velmi vysokým ziskem a vstupní impedancí. Vstupní proud může téci do impedanční mřížky a takto vzniklé napětí je v anodovém (deskovém) obvodu značně zesíleno. Ventily navržené pro použití s elektroměry mají svodové proudy pouze několik femtoampérů (10-15 ampérů). S těmito ventily by se mělo zacházet rukama v rukavicích, protože soli zbývající na skleněném obalu mohou vytvářet únikové cesty pro tyto malé proudy.
Ve specializovaném obvodu zvaném „invertovaná trioda“jsou role anody a mřížky obráceny. To umístí řídicí prvek co nejdále od oblasti prostorového náboje obklopujícího vlákno, čímž se minimalizuje počet elektronů shromážděných řídicím obvodem a tím se minimalizuje vstupní proud.
Nejpokročilejší elektroměry
Většina moderních měřicích přístrojů se skládá z polovodičového zesilovače využívajícího jeden nebo více FETů, přípojek pro připojení externích měřicích zařízení a obvykle přípojky. U polovodičového elektroměru je fotografie uvedena výše.
Zesilovač zesiluje malý proud, aby bylo snazší jej měřit. Externí přípojky jsou obvykle koaxiálního nebo tříosého provedení a umožňují instalaci diod nebo ionizačních komor pro měření ionizujícího záření. Připojení k displeji nebo zařízení pro záznam dat umožňuje uživateli prohlížet data nebo zaznamenávat data pro pozdější analýzu.
Elektrometry navržené pro použití s ionizačními komorami mohou obsahovat vysokonapěťový zdroj napájení, který se také používá k předpětí ionizační komory.
