Elektrometer - was ist das? Es gibt viele verschiedene Arten, von seltenen handgefertigten mechanischen Werkzeugen bis hin zu Präzisionsgeräten. Moderne Elektrometer und andere Messgeräte werden unter Verwendung von Vakuumröhren- oder Festkörpertechnologie zusammengebaut. Sie können zur Messung von Spannung und Ladung mit sehr geringen Leckströmen bis hinunter zu 1 Femtoampere verwendet werden. Das Elektroskop ist ein einfacheres Gerät. Es funktioniert nach ähnlichen Prinzipien, zeigt aber nur die relativen Spannungswerte an. Was messen ein Elektrometer und andere Instrumente?
Verlauf dieses Geräts
Der allererste Potentialmesser kann "Early Square" oder einfach "Square" genannt werden. Obwohl sich der Begriff letztendlich auf die Kelvin-Version bezog, wurde er zunächst verwendet, um ein einfacheres Gerät zu beschreiben. Was misst ein Elektrometer und woraus besteht es?
Es besteht aus einem aufrechten Baumstamm, an dem ein elfenbeinfarbener Halbkreis befestigt ist. In der Mitte hängt an einem Scharnier eine leichte Korkkugel. Wenn das InstrumentAuf einem geladenen Körper platziert, nimmt der Stiel teil und stößt die Korkkugel ab. Der Betrag der Abstoßung kann an einem abgestuften Halbkreis abgelesen werden, obwohl der gemessene Winkel nicht direkt proportional zur Ladung ist. Zu den frühen Erfindern gehörten William Henley und Horace-Benedict de Saussure.
Und wer war der "Pionier" der Elektroskope?
Und das Elektroskop und Elektrometer - was ist das und welches war besser? Das allererste Blattgold-Elektroskop war bei weitem das allererste. Ein solches Gerät ist in der realen Welt auf einigen wissenschaftlichen Konferenzen zu finden, aber im Allgemeinen wurde es überall durch eine technologisch fortschrittlichere Version ersetzt. Im Gegensatz zum Elektrometer spielte es häufiger die Rolle eines Sensors als eines Messgeräts.
Das Instrument selbst besteht aus zwei dünnen Blättern Goldfolie, die an einer Elektrode hängen. Wenn es durch Induktion oder Kontakt aufgeladen wird, erh alten die Blätter die gleichen elektrischen Ladungen und stoßen sich aufgrund der Coulomb-Kraft ab. Ihre Trennung ist ein direkter Indikator für die akkumulierte Nettoenergie. Auf das den Blättern gegenüberliegende Glas können Stanniolstücke geklebt werden, damit die Blätter, wenn sie vollständig auseinander sind, in den Boden fallen können. Blütenblätter können in eine Glashülle eingeschlossen werden, um sie vor Zugluft zu schützen. Um den Ladungsverlust zu minimieren, ist diese Umhüllung isoliert. Eine weitere Ursache für Leckagen ist ionisierende Strahlung, daher muss das Elektrometer von einer Bleiabschirmung umgeben sein, um dies zu verhindern.
Das Instrument wurde im 18. Jahrhundert von mehreren entwickeltForscher wie Abraham Bennett und Alessandro Volta.
Modelle von Peltier und Bonenberger
Das Bonenberg-Messgerät besteht aus einem einzelnen Goldblech, das vertikal zwischen einer Anode und einer trockenen Stapelkathode aufgehängt ist. Jede auf das Blattgold übertragene Ladung bewirkt, dass es sich in Richtung des einen oder anderen Pols bewegt. Was misst das Bonenberg-Elektrometer? Das Vorzeichen des geladenen Teilchens sowie sein ungefährer Wert.
Das Peltier-Elektrometer verwendet eine Art Magnetkompass, um die Ablenkung zu messen, indem es die statische Kraft mit einer Magnetnadel ausgleicht.
Moderne Geräte
Das moderne Elektrometer ist ein hochempfindliches Voltmeter, dessen Eingangsimpedanz so groß ist, dass der darin fließende Strom für die meisten alltäglichen Anwendungen als Null angesehen werden kann.
Was misst ein Elektrometer und welchen Widerstand hat es? Der tatsächliche Wert des Eingangswiderstands beträgt bei modernen Geräten etwa 1014 Ohm, verglichen mit 1010 Ohm bei Nanovoltmetern. Aufgrund der extrem hohen Eingangsimpedanz müssen spezielle Überlegungen zum Design angestellt werden, um Leckströme zu vermeiden.
Unter anderem werden Elektrometer in kernphysikalischen Experimenten eingesetzt, weil sie in der Lage sind, die winzigen Ladungen zu messen, die in der Materie zurückbleiben, wenn ionisierende Strahlung durchdringt. Die häufigste Anwendung moderner Geräte ist die Strahlungsmessung mit Ionisationskammern in Instrumenten wie Zählern. Geiger.
Ventilelektrometer
Ventilversionen verwenden eine spezielle Vakuumröhre mit sehr hoher Verstärkung und Eingangsimpedanz. Der Eingangsstrom kann in das Impedanzgitter fließen, und die so erzeugte Spannung wird im Anoden-(Platten-)Kreis stark verstärkt. Ventile, die für die Verwendung mit Elektrometern ausgelegt sind, haben Leckströme von nur wenigen Femtoampere (10-15 Ampere). Diese Ventile sollten mit Handschuhen gehandhabt werden, da auf der Glashülle verbleibende Salze Leckpfade für diese winzigen Ströme bilden können.
In einer speziellen Sch altung namens "invertierte Triode" sind die Rollen von Anode und Gitter vertauscht. Dadurch wird das Steuerelement so weit wie möglich von der Raumladungszone entfernt, die das Filament umgibt, wodurch die Anzahl der vom Steuerkreis gesammelten Elektronen und damit der Eingangsstrom minimiert werden.
Die fortschrittlichsten Elektrometer
Die meisten modernen Messgeräte bestehen aus einem Festkörperverstärker mit einem oder mehreren FETs, Anschlüssen zum Anschluss externer Messgeräte und normalerweise einem Anschluss. Für ein Festkörperelektrometer ist das Foto oben abgebildet.
Der Verstärker verstärkt einen kleinen Strom, um ihn leichter messen zu können. Externe Anschlüsse sind in der Regel koaxial oder triaxial ausgeführt und ermöglichen den Einbau von Dioden oder Ionisationskammern zur Messung ionisierender Strahlung. Verbindungen zu einem Anzeige- oder Datenerfassungsgerät ermöglichen es dem Benutzer, Daten anzuzeigen oder Daten für eine spätere Analyse aufzuzeichnen.
Elektrometer, die für die Verwendung mit Ionisationskammern ausgelegt sind, können eine Hochspannungsversorgung enth alten, die auch zum Vorspannen der Ionisationskammer verwendet wird.
