Elektrometer - wat is het? Er zijn veel verschillende soorten, variërend van zeldzame handgemaakte mechanische gereedschappen tot precisie-apparaten. Moderne elektrometers en andere meetapparatuur worden geassembleerd met behulp van vacuümbuis- of solid-state-technologie. Ze kunnen worden gebruikt om spanning te meten en te laden met zeer lage lekstromen, tot 1 femtoamp. De elektroscoop is een eenvoudiger apparaat. Het werkt volgens vergelijkbare principes, maar toont alleen de relatieve spanningswaarden. Wat meten een elektrometer en andere instrumenten?
Geschiedenis van dit apparaat
De allereerste potentiële meter kan "Vroege vierkant" of gewoon "Vierkant" worden genoemd. Hoewel de term uiteindelijk naar de Kelvin-versie verwees, werd deze voor het eerst gebruikt om een eenvoudiger apparaat te beschrijven. Wat meet een elektrometer en waaruit bestaat deze?
Het is gemaakt van een rechtopstaande boomstam waaraan een ivoren halve cirkel is bevestigd. Een lichte kurkbol hangt vanuit het midden aan een scharnier. Wanneer het instrumentgeplaatst op een geladen lichaam, neemt de steel deel en stoot de kurkbal af. De hoeveelheid afstoting kan worden afgelezen van een gegradueerde halve cirkel, hoewel de gemeten hoek niet recht evenredig is met de lading. Vroege uitvinders waren onder meer William Henley en Horace-Benedict de Saussure.
En wie was de "pionier" van de elektroscopen?
En de elektroscoop en elektrometer - wat is het en welke was beter? De allereerste bladgouden elektroscoop was verreweg de allereerste. Zo'n apparaat is in de echte wereld op sommige wetenschappelijke conferenties te vinden, maar over het algemeen is het overal vervangen door een meer technologisch geavanceerde versie. In tegenstelling tot de elektrometer speelde hij vaker de rol van een sensor dan van een meetinstrument.
Het instrument zelf bestaat uit twee dunne vellen goudfolie die aan een elektrode zijn opgehangen. Wanneer het wordt opgeladen door inductie of contact, krijgen de bladeren dezelfde elektrische lading en stoten ze elkaar af door de Coulomb-kracht. Hun scheiding is een directe indicator van de geaccumuleerde netto-energie. Op het glas tegenover de bladeren kunnen stukjes aluminiumfolie worden gelijmd, zodat wanneer de bladeren helemaal uit elkaar liggen, ze in de grond kunnen vallen. Bloemblaadjes kunnen worden ingesloten in een glazen "envelop" om ze te beschermen tegen tocht. Om het lekken van lading tot een minimum te beperken, is deze envelop geïsoleerd. Een andere oorzaak van lekkage is ioniserende straling, dus de elektrometer moet worden omgeven door een loden afscherming om dit te voorkomen.
Het instrument is in de 18e eeuw ontwikkeld door verschillendeonderzoekers, waaronder Abraham Bennett en Alessandro Volta.
Modellen van Peltier en Bonenberger
Het Bonenberg-meetapparaat bestaat uit een enkele gouden plaat die verticaal tussen een anode en een droge stapelkathode hangt. Elke lading die aan het bladgoud wordt gegeven, zorgt ervoor dat het naar de ene of de andere pool beweegt. Wat meet de Bonenberg-elektrometer? Het teken van het geladen deeltje, evenals zijn geschatte waarde.
De Peltier-elektrometer gebruikt een soort magnetisch kompas om doorbuiging te meten door de statische kracht in evenwicht te brengen met een magnetische naald.
Moderne apparaten
De moderne elektrometer is een zeer gevoelige voltmeter waarvan de ingangsimpedantie zo groot is dat de stroom die erin vloeit voor de meeste alledaagse toepassingen als nul kan worden beschouwd.
Wat meet een elektrometer en wat is de weerstand? De werkelijke waarde van de ingangsweerstand voor moderne apparaten is ongeveer 1014 ohm, vergeleken met 1010 ohm voor nanovoltmeters. Vanwege de extreem hoge ingangsimpedantie moeten speciale ontwerpoverwegingen worden toegepast om stroomlekkage te voorkomen.
Elektrometers worden onder andere gebruikt in kernfysische experimenten omdat ze in staat zijn om de minuscule ladingen te meten die in de materie achterblijven wanneer ioniserende straling passeert. De meest voorkomende toepassing van moderne apparaten is het meten van straling met behulp van ionisatiekamers in instrumenten zoals tellers. Geiger.
Klepelektrometer
Valve-versies gebruiken een gespecialiseerde vacuümbuis met een zeer hoge versterking en ingangsimpedantie. De ingangsstroom kan in het impedantierooster vloeien en de aldus gegenereerde spanning wordt sterk versterkt in het anode(plaat) circuit. Kleppen die zijn ontworpen voor gebruik met elektrometers hebben lekstromen van slechts enkele femtoampère (10-15 ampère). Deze kleppen moeten met gehandschoende handen worden gehanteerd, aangezien zouten die op de glazen omhulling achterblijven, lekkagepaden kunnen creëren voor deze kleine stromen.
In een gespecialiseerd circuit dat "omgekeerde triode" wordt genoemd, zijn de rollen van anode en raster omgekeerd. Dit plaatst het besturingselement zo ver mogelijk weg van het ruimteladingsgebied dat de gloeidraad omringt, waardoor het aantal elektronen dat door het besturingscircuit wordt verzameld, wordt geminimaliseerd en dus de ingangsstroom wordt geminimaliseerd.
De meest geavanceerde elektrometers
De meeste moderne meetinstrumenten bestaan uit een halfgeleiderversterker die gebruik maakt van een of meer FET's, aansluitingen voor het aansluiten van externe meetapparatuur en meestal een aansluiting. Voor een elektrometer in vaste toestand wordt de foto hierboven getoond.
De versterker versterkt een kleine stroom om deze gemakkelijker te kunnen meten. Externe verbindingen zijn meestal coaxiaal of triaxiaal uitgevoerd en maken de installatie van diodes of ionisatiekamers mogelijk om ioniserende straling te meten. Verbindingen met een display of datalogging-apparatuur stellen de gebruiker in staat om gegevens te bekijken of gegevens op te nemen voor latere analyse.
Elektrometers die zijn ontworpen voor gebruik met ionisatiekamers, kunnen een hoogspanningsvoeding bevatten die ook wordt gebruikt om de ionisatiekamer te beïnvloeden.
