Elektrometer – vad är det? Det finns många olika typer, allt från sällsynta handgjorda mekaniska verktyg till precisionsanordningar. Moderna elektrometrar och andra mätanordningar monteras med vakuumrör eller solid state-teknik. De kan användas för att mäta spänning och ladda med mycket låga läckströmmar, ner till 1 femtoamp. Elektroskopet är en enklare enhet. Den fungerar enligt liknande principer, men visar bara de relativa spänningsvärdena. Vad mäter en elektrometer och andra instrument?
Historik för den här enheten
Den allra första potentiella mätaren kan kallas "Early square" eller helt enkelt "Square". Även om termen i slutändan hänvisade till Kelvin-versionen, användes den först för att beskriva en enklare enhet. Vad mäter en elektrometer och vad består den av?
Den är gjord av en upprätt trädstam som en halvcirkel i elfenben är fäst vid. En lätt korkkula hänger från mitten på ett gångjärn. När instrumentetplaceras på en laddad kropp, skaftet deltar och stöter bort korkkulan. Mängden repulsion kan avläsas från en graderad halvcirkel, även om den uppmätta vinkeln inte är direkt proportionell mot laddningen. Tidiga uppfinnare var William Henley och Horace-Benedict de Saussure.
Och vem var "pionjären" av elektroskop?
Och elektroskopet och elektrometern - vad är det och vilken var bättre? Det allra första bladguldelektroskopet var det absolut första. En sådan enhet kan hittas i den verkliga världen på vissa vetenskapliga konferenser, men i allmänhet har den ersatts av en mer tekniskt avancerad version överallt. Till skillnad från elektrometern spelade den oftare rollen som en sensor än ett mätinstrument.
Själva instrumentet består av två tunna ark guldfolie upphängda i en elektrod. När det laddas genom induktion eller kontakt, får bladen samma elektriska laddningar och stöter bort varandra på grund av Coulomb-kraften. Deras separation är en direkt indikator på den ackumulerade nettoenergin. Stenfoliebitar kan limmas på glaset mittemot löven så att när löven är helt isär kan de falla ner i marken. Kronblad kan inneslutas i ett glas "kuvert" för att skydda dem från drag. För att minimera laddningsläckage är detta hölje isolerat. En annan orsak till läckage är joniserande strålning, så elektrometern måste omges av en blysköld för att förhindra det.
Instrumentet utvecklades på 1700-talet av fleraforskare inklusive Abraham Bennett och Alessandro Volta.
Modeller från Peltier och Bonenberger
Bonenberg-mätanordningen består av en enda guldplåt som är upphängd vertik alt mellan en anod och en torrhögkatod. Varje laddning som tilldelas bladguldet får det att röra sig mot den ena eller den andra polen. Vad mäter Bonenberg-elektrometern? Tecknet för den laddade partikeln, såväl som dess ungefärliga värde.
Peltier-elektrometern använder en form av magnetisk kompass för att mäta nedböjning genom att balansera den statiska kraften med en magnetnål.
Moderna enheter
Den moderna elektrometern är en mycket känslig voltmeter vars ingångsimpedans är så stor att strömmen som flyter in i den kan anses vara noll för de flesta vardagliga applikationer.
Vad mäter en elektrometer och vad är dess motstånd? Det faktiska värdet på ingångsresistansen för moderna enheter är cirka 1014 ohm, jämfört med 1010 ohm för nanovoltmetrar. På grund av den extremt höga ingångsimpedansen måste speciella designöverväganden tillämpas för att undvika strömläckage.
Bland annat används elektrometrar i kärnfysikexperiment eftersom de kan mäta de små laddningarna som finns kvar i materia när joniserande strålning passerar igenom. Den vanligaste tillämpningen av moderna enheter är mätning av strålning med joniseringskammare i instrument som räknare. Geiger.
Ventilelektrometer
Ventilversioner använder ett specialiserat vakuumrör med mycket hög förstärkning och ingångsimpedans. Inströmmen kan flöda in i impedansnätet och spänningen som genereras på detta sätt förstärks kraftigt i anodkretsen (plattan). Ventiler designade för användning med elektrometrar har läckströmmar på endast ett fåtal femtoampere (10-15 ampere). Dessa ventiler bör hanteras med handskar, eftersom s alter som finns kvar på glashöljet kan skapa läckagevägar för dessa små strömmar.
I en specialiserad krets som kallas "inverterad triod", är rollerna för anod och rutnät omvända. Detta placerar styrelementet så långt bort som möjligt från rymdladdningsområdet som omger glödtråden, vilket minimerar antalet elektroner som samlas in av styrkretsen och minimerar därmed inströmmen.
De mest avancerade elektrometrarna
De flesta moderna mätinstrument består av en halvledarförstärkare som använder en eller flera FET:er, anslutningar för anslutning av externa mätanordningar och vanligtvis en anslutning. För en halvledarelektrometer visas bilden ovan.
Förstärkaren förstärker en liten ström för att göra det lättare att mäta den. Externa anslutningar är vanligtvis av koaxial eller triaxiell design och tillåter installation av dioder eller joniseringskammare för att mäta joniserande strålning. Anslutningar till en display eller dataloggningsutrustning gör att användaren kan se data eller spela in data för senare analys.
Elektrometrar utformade för användning med joniseringskammare kan innehålla en högspänningskälla som också används för att förspänna joniseringskammaren.
