Elektrometar - što je to? Postoji mnogo različitih vrsta, od rijetkih ručno izrađenih mehaničkih alata do preciznih uređaja. Suvremeni elektrometri i drugi mjerni uređaji sastavljaju se pomoću vakuumske cijevi ili tehnologije čvrstog stanja. Mogu se koristiti za mjerenje napona i punjenja s vrlo niskim strujama curenja, do 1 femtoamp. Elektroskop je jednostavniji uređaj. Radi na sličnim principima, ali pokazuje samo relativne vrijednosti naprezanja. Što mjeri elektrometar i drugi instrumenti?
Povijest ovog uređaja
Prvi potencijalni mjerač može se nazvati "Rani kvadrat" ili jednostavno "Kvadrat". Iako se pojam u konačnici odnosio na Kelvinovu verziju, prvi je put korišten za opisivanje jednostavnijeg uređaja. Što mjeri elektrometar i od čega se sastoji?
Izrađen je od uspravnog debla na koji je pričvršćen polukrug od slonovače. Lagana kugla od pluta visi iz središta na šarku. Kad instrumentpostavljena na nabijeno tijelo, stabljika sudjeluje i odbija kuglicu pluta. Količina odbijanja može se očitati iz stupnjevanog polukruga, iako izmjereni kut nije izravno proporcionalan naboju. Rani izumitelji su William Henley i Horace-Benedict de Saussure.
A tko je bio "pionir" elektroskopa?
A elektroskop i elektrometar - što je to i koji je bio bolji? Prvi elektroskop sa zlatnim listovima bio je daleko prvi. Takav se uređaj može naći u stvarnom svijetu na nekim znanstvenim skupovima, ali općenito je posvuda zamijenjen tehnološki naprednijom verzijom. Za razliku od elektrometra, on je češće igrao ulogu senzora nego mjernog instrumenta.
Sam instrument se sastoji od dva tanka lista zlatne folije obješene na elektrodu. Kada se nabije indukcijom ili kontaktom, listovi dobivaju iste električne naboje i odbijaju se međusobno zbog Coulombove sile. Njihovo razdvajanje je izravan pokazatelj akumulirane neto energije. Komadi limene folije mogu se zalijepiti na staklo nasuprot listovima kako bi, kad se listovi potpuno razdvoje, mogli pasti u zemlju. Latice se mogu zatvoriti u staklenu "omvertu" kako bi se zaštitile od propuha. Kako bi se smanjilo curenje naboja, ova omotnica je izolirana. Drugi uzrok curenja je ionizirajuće zračenje, tako da elektrometar mora biti okružen olovnim štitom kako bi se spriječilo.
Instrument je razvilo nekoliko ljudi u 18. stoljećuistraživači uključujući Abrahama Bennetta i Alessandra Voltu.
Modeli iz Peltier i Bonenberger
Mjerni uređaj Bonenberg sastoji se od jednog zlatnog lima okačenog okomito između anode i suhe hrpe katode. Svaki naboj dodan zlatnom listu uzrokuje njegovo pomicanje prema jednom ili drugom polu. Što mjeri Bonenberg elektrometar? Predznak nabijene čestice, kao i njezina približna vrijednost.
Peltierov elektrometar koristi oblik magnetskog kompasa za mjerenje otklona balansiranjem statičke sile pomoću magnetske igle.
Moderni uređaji
Moderni elektrometar je vrlo osjetljiv voltmetar čija je ulazna impedancija toliko velika da se struja koja teče u njega može smatrati nula za većinu svakodnevnih primjena.
Što mjeri elektrometar i koliki je njegov otpor? Stvarna vrijednost ulaznog otpora za moderne uređaje je oko 1014 ohma, u usporedbi s 1010 ohma za nanovoltmetre. Zbog iznimno visoke ulazne impedancije, moraju se primijeniti posebna razmatranja dizajna kako bi se izbjeglo curenje struje.
Između ostalih upotreba, elektrometri se koriste u eksperimentima nuklearne fizike jer su u stanju izmjeriti sitne naboje preostale u materiji kada ionizirajuće zračenje prolazi kroz njih. Najčešća primjena suvremenih uređaja je mjerenje zračenja pomoću ionizacijskih komora u instrumentima kao što su brojači. Geiger.
Elektrometar ventila
Verzije ventila koriste specijaliziranu vakuumsku cijev s vrlo visokim pojačanjem i ulaznom impedancijom. Ulazna struja može teći u impedancijsku mrežu, a tako stvoreni napon uvelike se pojačava u anodnom (pločastom) krugu. Ventili dizajnirani za korištenje s elektrometrima imaju struje curenja od samo nekoliko femtoampera (10-15 ampera). Ovim ventilima treba rukovati rukama u rukavicama, jer soli preostale na staklenoj ovojnici mogu stvoriti puteve curenja za te male struje.
U specijaliziranom krugu zvanom "obrnuta trioda", uloge anode i mreže su obrnute. Ovo postavlja kontrolni element što je dalje moguće od područja prostornog naboja koji okružuje filament, minimizirajući broj elektrona prikupljenih kontrolnim krugom i na taj način minimizirajući ulaznu struju.
Najnapredniji elektrometri
Većina modernih mjernih instrumenata sastoji se od poluprovodničkog pojačala koji koristi jedan ili više FET-ova, priključaka za povezivanje vanjskih mjernih uređaja i obično veze. Za solid state elektrometar, fotografija je prikazana iznad.
Pojačalo pojačava malu struju radi lakšeg mjerenja. Vanjski priključci obično su koaksijalne ili triaksijalne izvedbe i omogućuju ugradnju dioda ili ionizacijskih komora za mjerenje ionizirajućeg zračenja. Povezivanje s opremom za prikaz ili zapisivanje podataka omogućuje korisniku pregled podataka ili snimanje podataka za kasniju analizu.
Elektrometri dizajnirani za upotrebu s ionizacijskim komorama mogu uključivati visokonaponski izvor napajanja koji se također koristi za pristrasnost ionizacijske komore.
