Elektrometer - hvad er det? Der er mange forskellige typer, lige fra sjældne håndlavede mekaniske værktøjer til præcisionsenheder. Moderne elektrometre og andre måleanordninger er samlet ved hjælp af vakuumrør eller solid state-teknologi. De kan bruges til at måle spænding og lade med meget lave lækstrømme, ned til 1 femtoamp. Elektroskopet er en enklere enhed. Det fungerer efter lignende principper, men viser kun de relative stressværdier. Hvad måler et elektrometer og andre instrumenter?
Historie for denne enhed
Den allerførste potentielle måler kan kaldes "Tidlig kvadrat" eller blot "Kvadrat". Selvom udtrykket i sidste ende refererede til Kelvin-versionen, blev det først brugt til at beskrive en enklere enhed. Hvad måler et elektrometer, og hvad består det af?
Den er lavet af en opretstående træstamme, som en halvcirkel af elfenben er fastgjort til. En let korkkugle hænger fra midten på et hængsel. Når instrumentetplaceres på en ladet krop, deltager stilken og afviser korkkuglen. Mængden af frastødning kan aflæses fra en gradueret halvcirkel, selvom den målte vinkel ikke er direkte proportional med ladningen. Tidlige opfindere omfattede William Henley og Horace-Benedict de Saussure.
Og hvem var "pioneren" inden for elektroskoper?
Og elektroskopet og elektrometeret - hvad er det, og hvilket var bedre? Det allerførste bladguld-elektroskop var langt det allerførste. Sådan en enhed kan findes i den virkelige verden på nogle videnskabelige konferencer, men generelt er den blevet erstattet af en mere teknologisk avanceret version over alt. I modsætning til elektrometeret spillede det oftere rollen som en sensor end et måleinstrument.
Selve instrumentet består af to tynde ark guldfolie ophængt i en elektrode. Når det oplades ved induktion eller kontakt, får bladene de samme elektriske ladninger og frastøder hinanden på grund af Coulomb-kraften. Deres adskillelse er en direkte indikator for den akkumulerede nettoenergi. Stykker af stanniol kan limes på glasset modsat bladene, så når bladene er helt fra hinanden, kan de falde i jorden. Kronblade kan omsluttes i en glas "konvolut" for at beskytte dem mod træk. For at minimere ladningslækage er denne konvolut isoleret. En anden årsag til lækage er ioniserende stråling, så elektrometeret skal være omgivet af et blyskjold for at forhindre det.
Instrumentet blev udviklet i det 18. århundrede af flereforskere, herunder Abraham Bennett og Alessandro Volta.
Modeller fra Peltier og Bonenberger
Bonenberg-måleapparatet består af en enkelt guldplade, der er ophængt lodret mellem en anode og en katode med tør luv. Enhver ladning, der påføres bladguldet, får det til at bevæge sig mod den ene eller den anden pol. Hvad måler Bonenberg-elektrometeret? Tegnet på den ladede partikel samt dens omtrentlige værdi.
Peltier-elektrometeret bruger en form for magnetisk kompas til at måle afbøjning ved at afbalancere den statiske kraft med en magnetisk nål.
Moderne enheder
Det moderne elektrometer er et meget følsomt voltmeter, hvis indgangsimpedans er så stor, at strømmen, der strømmer ind i det, kan betragtes som nul til de fleste hverdagsbrug.
Hvad måler et elektrometer, og hvad er dets modstand? Den faktiske værdi af inputmodstanden for moderne enheder er omkring 1014 ohm sammenlignet med 1010 ohm for nanovoltmetre. På grund af den ekstremt høje indgangsimpedans skal der tages særlige designhensyn for at undgå strømlækage.
Elektrometre bruges blandt andet i kernefysiske eksperimenter, fordi de er i stand til at måle de små ladninger, der er tilbage i stoffet, når ioniserende stråling passerer igennem. Den mest almindelige anvendelse af moderne enheder er måling af stråling ved hjælp af ioniseringskamre i instrumenter som tællere. Geiger.
Ventilelektrometer
Ventilversioner bruger et specialiseret vakuumrør med meget høj forstærkning og indgangsimpedans. Indgangsstrømmen kan strømme ind i impedansnettet, og den således genererede spænding forstærkes kraftigt i anode(plade)kredsløbet. Ventiler designet til brug med elektrometre har lækstrømme på kun nogle få femtoampere (10-15 ampere). Disse ventiler skal håndteres med behandskede hænder, da s alte, der er tilbage på glaskonvolutten, kan skabe lækageveje for disse små strømme.
I et specialiseret kredsløb kaldet "inverteret triode", er rollerne for anode og gitter omvendt. Dette placerer kontrolelementet så langt væk som muligt fra rumladningsområdet, der omgiver glødetråden, hvilket minimerer antallet af elektroner opsamlet af kontrolkredsløbet og minimerer dermed indgangsstrømmen.
De mest avancerede elektrometre
De fleste moderne måleinstrumenter består af en solid state-forstærker, der bruger en eller flere FET'er, forbindelser til tilslutning af eksterne måleenheder og norm alt en forbindelse. For et solid state-elektrometer er billedet vist ovenfor.
Forstærkeren forstærker en lille strøm for at gøre det nemmere at måle den. Eksterne forbindelser er norm alt af koaksial eller triaksial design og tillader installation af dioder eller ioniseringskamre til at måle ioniserende stråling. Forbindelser til et display eller datalogningsudstyr giver brugeren mulighed for at se data eller optage data til senere analyse.
Elektrometre designet til brug med ioniseringskamre kan omfatte en højspændingsstrømforsyning, der også bruges til at forspænde ioniseringskammeret.
