อิเล็กโทรมิเตอร์ - มันคืออะไร? มีหลายประเภทตั้งแต่เครื่องมือกลทำมือหายากไปจนถึงอุปกรณ์ที่มีความแม่นยำ อิเล็กโทรมิเตอร์ที่ทันสมัยและอุปกรณ์วัดอื่น ๆ ประกอบขึ้นโดยใช้หลอดสุญญากาศหรือเทคโนโลยีโซลิดสเตต สามารถใช้วัดแรงดันไฟและประจุไฟฟ้าที่มีกระแสรั่วไหลต่ำมาก ลดลงเหลือ 1 femtoamp อิเล็กโทรสโคปเป็นอุปกรณ์ที่ง่ายกว่า มันทำงานบนหลักการที่คล้ายคลึงกัน แต่แสดงเฉพาะค่าความเครียดสัมพัทธ์ อิเล็กโทรมิเตอร์และเครื่องมืออื่นๆ ใช้วัดอะไร
ประวัติเครื่องนี้
มิเตอร์ศักย์แรกสุดสามารถเรียกว่า "จตุรัสต้น" หรือเรียกง่ายๆ ว่า "สแควร์" แม้ว่าคำนี้จะอ้างถึงเวอร์ชันเคลวินในท้ายที่สุด แต่ก็ถูกใช้เพื่ออธิบายอุปกรณ์ที่ง่ายกว่าในครั้งแรก อิเล็กโตรมิเตอร์วัดอะไรและประกอบด้วยอะไร
ทำจากลำต้นตั้งตรงติดงาช้างครึ่งวงกลม ลูกบอลไม้ก๊อกบาง ๆ ห้อยลงมาจากตรงกลางบนบานพับ เมื่อเครื่องดนตรีวางบนร่างกายที่มีประจุ ก้านมีส่วนร่วมและขับไล่ลูกก๊อก ปริมาณแรงผลักสามารถอ่านได้จากครึ่งวงกลมที่ไล่ระดับ แม้ว่ามุมที่วัดจะไม่เป็นสัดส่วนโดยตรงกับประจุก็ตาม นักประดิษฐ์ในยุคแรก ได้แก่ William Henley และ Horace-Benedict de Saussure
และใครคือ "ผู้บุกเบิก" อิเล็กโทรสโคป?
แล้วอิเล็กโทรสโคปกับอิเล็กโทรมิเตอร์ - อะไรดีกว่ากัน? อิเล็กโทรสโคปทองคำเปลวเครื่องแรกเป็นเครื่องแรกสุด อุปกรณ์ดังกล่าวสามารถพบได้ในโลกแห่งความเป็นจริงในการประชุมทางวิทยาศาสตร์บางแห่ง แต่โดยทั่วไปแล้วอุปกรณ์ดังกล่าวได้ถูกแทนที่ด้วยรุ่นที่มีเทคโนโลยีล้ำหน้ากว่าทุกที่ ต่างจากอิเล็กโทรมิเตอร์ตรงที่มันเล่นบทบาทของเซ็นเซอร์มากกว่าเครื่องมือวัด
ตัวเครื่องมือประกอบด้วยแผ่นทองคำบางๆ สองแผ่นที่ห้อยจากอิเล็กโทรด เมื่อถูกประจุโดยการเหนี่ยวนำหรือสัมผัส ใบไม้จะมีประจุไฟฟ้าเท่ากันและผลักกันเนื่องจากแรงของคูลอมบ์ การแยกตัวเป็นตัวบ่งชี้โดยตรงของพลังงานสุทธิสะสม แผ่นฟอยล์บางๆ สามารถติดบนกระจกที่อยู่ตรงข้ามกับใบ เพื่อที่ว่าเมื่อใบแยกออกจากกันจนหมด พวกมันก็จะตกลงสู่พื้นได้ สามารถใส่กลีบดอกไม้ใน "ซอง" ที่เป็นแก้วเพื่อป้องกันพวกมันจากร่างจดหมาย เพื่อลดการรั่วไหลของประจุ ซองจดหมายนี้จะถูกหุ้มฉนวน สาเหตุของการรั่วไหลอีกประการหนึ่งคือการแผ่รังสีไอออไนซ์ ดังนั้นอิเล็กโตรมิเตอร์จึงต้องมีเกราะตะกั่วล้อมรอบเพื่อป้องกันการรั่วซึม
เครื่องมือนี้พัฒนาขึ้นในศตวรรษที่ 18 โดยหลาย ๆ คนนักวิจัยรวมถึง Abraham Bennett และ Alessandro Volta
โมเดลจาก Peltier และ Bonenberger
เครื่องมือวัดโบเนนเบิร์กประกอบด้วยแผ่นทองคำแผ่นเดียวที่แขวนในแนวตั้งระหว่างแอโนดและแคโทดกองแห้ง ประจุใด ๆ ที่ส่งไปยังแผ่นทองคำเปลวจะทำให้มันเคลื่อนเข้าหาขั้วหนึ่งหรืออีกขั้วหนึ่ง อิเล็กโทรมิเตอร์ Bonenberg วัดอะไร? เครื่องหมายของอนุภาคที่มีประจุ รวมทั้งค่าโดยประมาณ
อิเล็กโทรมิเตอร์ Peltier ใช้เข็มทิศแม่เหล็กรูปแบบหนึ่งเพื่อวัดการโก่งตัวโดยการปรับสมดุลของแรงสถิตด้วยเข็มแม่เหล็ก
อุปกรณ์สมัยใหม่
อิเล็กโตรมิเตอร์ที่ทันสมัยคือโวลต์มิเตอร์ที่มีความไวสูงซึ่งมีอิมพีแดนซ์อินพุตมากจนกระแสที่ไหลเข้าไปนั้นถือเป็นศูนย์สำหรับการใช้งานในชีวิตประจำวันส่วนใหญ่
อิเล็กโทรมิเตอร์วัดอะไร และมีความต้านทานเท่าไหร่? ค่าจริงของความต้านทานอินพุตสำหรับอุปกรณ์สมัยใหม่อยู่ที่ประมาณ 1014 โอห์ม เทียบกับ 1010 โอห์มสำหรับนาโนโวลต์มิเตอร์ เนื่องจากอิมพีแดนซ์อินพุตที่สูงมาก จึงต้องคำนึงถึงการออกแบบพิเศษเพื่อหลีกเลี่ยงการรั่วไหลของกระแสไฟฟ้า
ในการใช้งานอื่นๆ อิเล็กโตรมิเตอร์ใช้ในการทดลองฟิสิกส์นิวเคลียร์เพราะสามารถวัดประจุเล็ก ๆ ที่เหลืออยู่ในเรื่องเมื่อรังสีไอออไนซ์ผ่านไป การใช้งานทั่วไปของอุปกรณ์สมัยใหม่คือการวัดการแผ่รังสีโดยใช้ห้องไอออไนซ์ในเครื่องมือต่างๆ เช่น เคาน์เตอร์ไกเกอร์
อิเล็กโทรมิเตอร์วาล์ว
วาล์วรุ่นใช้หลอดสุญญากาศพิเศษที่มีอัตราขยายสูงและอิมพีแดนซ์อินพุตสูงมาก กระแสไฟเข้าสามารถไหลเข้าสู่กริดอิมพีแดนซ์ได้ และแรงดันที่เกิดขึ้นจะถูกขยายอย่างมากในวงจรแอโนด (เพลท) วาล์วที่ออกแบบมาเพื่อใช้กับอิเล็กโตรมิเตอร์มีกระแสรั่วไหลเพียงไม่กี่เฟมโทแอมป์ (10-15 แอมป์) ควรใช้วาล์วเหล่านี้ด้วยมือที่สวมถุงมือ เนื่องจากเกลือที่หลงเหลืออยู่บนซองแก้วอาจสร้างเส้นทางรั่วไหลสำหรับกระแสน้ำเล็กๆ เหล่านี้ได้
ในวงจรพิเศษที่เรียกว่า "inverted triode" บทบาทของขั้วบวกและกริดจะกลับกัน สิ่งนี้จะทำให้องค์ประกอบควบคุมอยู่ห่างจากพื้นที่ประจุไฟฟ้ารอบ ๆ ไส้หลอดให้มากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ ช่วยลดจำนวนอิเล็กตรอนที่รวบรวมโดยวงจรควบคุมและทำให้กระแสอินพุทลดลง
อิเล็กโทรมิเตอร์ที่ทันสมัยที่สุด
เครื่องมือวัดที่ทันสมัยที่สุดประกอบด้วยเครื่องขยายสัญญาณโซลิดสเตตโดยใช้ FET หนึ่งตัวขึ้นไป การเชื่อมต่อสำหรับเชื่อมต่ออุปกรณ์วัดภายนอก และโดยทั่วไปแล้วจะเป็นการเชื่อมต่อ สำหรับโซลิดสเตตอิเล็กโทรมิเตอร์ รูปภาพแสดงไว้ด้านบน
แอมพลิฟายเออร์ขยายกระแสไฟขนาดเล็กเพื่อให้วัดค่าได้ง่ายขึ้น การเชื่อมต่อภายนอกมักจะเป็นแบบโคแอกเซียลหรือแบบสามแกน และอนุญาตให้ติดตั้งไดโอดหรือห้องไอออไนซ์เพื่อวัดรังสีไอออไนซ์การเชื่อมต่อกับจอแสดงผลหรืออุปกรณ์บันทึกข้อมูลทำให้ผู้ใช้สามารถดูข้อมูลหรือบันทึกข้อมูลเพื่อการวิเคราะห์ในภายหลัง
อิเล็กโทรมิเตอร์ที่ออกแบบมาสำหรับใช้กับห้องไอออไนซ์อาจมีแหล่งจ่ายไฟฟ้าแรงสูงซึ่งใช้ในการไบแอสห้องไอออไนเซชันด้วย