Electròmetre: què és? Hi ha molts tipus diferents, que van des d'eines mecàniques fetes a mà rares fins a dispositius de precisió. Els electròmetres moderns i altres dispositius de mesura s'acoblen amb tubs de buit o tecnologia d'estat sòlid. Es poden utilitzar per mesurar tensió i càrrega amb corrents de fuga molt baixes, fins a 1 femtoamp. L'electroscopi és un dispositiu més senzill. Funciona amb principis similars, però només mostra els valors d'estrès relatiu. Què mesuren un electròmetre i altres instruments?
Historial d'aquest dispositiu
El primer metre potencial es pot anomenar "quadrat primerenc" o simplement "quadrat". Tot i que el terme finalment es referia a la versió Kelvin, es va utilitzar per primera vegada per descriure un dispositiu més senzill. Què mesura un electròmetre i en què consisteix?
Està fet a partir d'un tronc d'arbre dret al qual s'uneix un semicercle d'ivori. Una bola lleugera de suro penja del centre d'una frontissa. Quan l'instrumentcol·locat sobre un cos carregat, la tija participa i repel·leix la bola de suro. La quantitat de repulsió es pot llegir des d'un semicercle graduat, encara que l'angle mesurat no és directament proporcional a la càrrega. Els primers inventors van ser William Henley i Horace-Benedict de Saussure.
I qui va ser el "pioner" dels electroscopis?
I l'electròscopi i l'electròmetre: què és i quin era millor? El primer electroscopi de fulla d'or va ser, amb diferència, el primer. Aquest dispositiu es pot trobar al món real en algunes conferències científiques, però en general s'ha substituït per una versió més avançada tecnològicament arreu. A diferència de l'electròmetre, més sovint feia el paper de sensor que d'instrument de mesura.
L'instrument en si consta de dues làmines fines de làmina d'or suspeses d'un elèctrode. Quan es carrega per inducció o contacte, les fulles adquireixen les mateixes càrregues elèctriques i es repel·len mútuament a causa de la força de Coulomb. La seva separació és un indicador directe de l'energia neta acumulada. Es poden enganxar trossos de paper d'alumini al vidre oposat a les fulles de manera que quan les fulles estiguin completament separades, puguin caure a terra. Els pètals es poden tancar en un "sobre" de vidre per protegir-los dels corrents d'aire. Per minimitzar les fuites de càrrega, aquest sobre està aïllat. Una altra causa de fuites és la radiació ionitzant, de manera que l'electròmetre ha d'estar envoltat per un blindatge de plom per evitar-ho.
L'instrument va ser desenvolupat al segle XVIII per diversosinvestigadors com Abraham Bennett i Alessandro Volta.
Models de Peltier i Bonenberger
El dispositiu de mesura Bonenberg consta d'una única làmina d'or suspesa verticalment entre un ànode i un càtode de pila sec. Qualsevol càrrega impartida a la fulla d'or fa que es mogui cap a un pol o un altre. Què mesura l'electròmetre de Bonenberg? El signe de la partícula carregada, així com el seu valor aproximat.
L'electròmetre Peltier utilitza una forma de brúixola magnètica per mesurar la desviació equilibrant la força estàtica amb una agulla magnètica.
Dispositius moderns
L'electròmetre modern és un voltímetre molt sensible la impedància d'entrada del qual és tan gran que el corrent que hi flueix es pot considerar zero per a la majoria de les aplicacions quotidianes.
Què mesura un electròmetre i quina és la seva resistència? El valor real de la resistència d'entrada dels dispositius moderns és d'uns 1014 ohms, en comparació amb els 1010 ohms dels nanovoltímetres. A causa de la impedància d'entrada extremadament alta, s'han d'aplicar consideracions especials de disseny per evitar fuites de corrent.
Entre altres usos, els electròmetres s'utilitzen en experiments de física nuclear perquè són capaços de mesurar les càrregues minúscules que queden a la matèria quan la radiació ionitzant passa a través. L'aplicació més habitual dels dispositius moderns és la mesura de la radiació mitjançant cambres d'ionització en instruments com els comptadors. Geiger.
Electròmetre de vàlvules
Les versions de la vàlvula utilitzen un tub de buit especialitzat amb un guany i una impedància d'entrada molt elevats. El corrent d'entrada pot fluir a la xarxa d'impedància i la tensió generada així s'amplifica molt al circuit de l'ànode (placa). Les vàlvules dissenyades per utilitzar-se amb electròmetres tenen corrents de fuga de només uns pocs femtoamps (10-15 amperes). Aquestes vàlvules s'han de manipular amb les mans enguantades, ja que les sals que queden a l'embolcall de vidre poden crear camins de fuites per a aquests petits corrents.
En un circuit especialitzat anomenat "triode invertit", els rols de l'ànode i la reixeta s'inverteixen. Això situa l'element de control tan lluny com sigui possible de la regió de càrrega espacial que envolta el filament, minimitzant el nombre d'electrons recollits pel circuit de control i minimitzant així el corrent d'entrada.
Els electròmetres més avançats
La majoria dels instruments de mesura moderns consisteixen en un amplificador d'estat sòlid que utilitza un o més FET, connexions per connectar dispositius de mesura externs i normalment una connexió. Per a un electròmetre d'estat sòlid, la foto es mostra a d alt.
L'amplificador amplifica un petit corrent per facilitar-ne la mesura. Les connexions externes solen ser de disseny coaxial o triaxial i permeten la instal·lació de díodes o cambres d'ionització per mesurar la radiació ionitzant. Les connexions a una pantalla o un equip de registre de dades permeten a l'usuari veure dades o registrar dades per a una anàlisi posterior.
Els electròmetres dissenyats per utilitzar-los amb cambres d'ionització poden incloure una font d'alimentació d' alta tensió que també s'utilitza per polaritzar la cambra d'ionització.
