Elektrostatik Növ Alətlər Nədir?

Elektrostatik tipli cihazlar nədir?

Elektrostatik Cihazın Tərif

Elektrostatik cihaz, statik elektrik sahalarını istifadə edərək, adətən yüksək qüvvətləri ölçmək üçün istifadə olunan bir qurğudur.

İşləmə Prinsipi

Adından da bəri, elektrostatik cihazlar, defleksiyaya səbəb olan moment yaratmaq üçün statik elektrik sahasını istifadə edir. Onlar adətən yüksək qüvvətləri ölçmək üçün istifadə olunur, amma bəzilərində daha aşağı qüvvətləri və güc də ölçə bilərlər. Elektrostatik qüvvənin iki şəkildə təsir etməsi mümkündür.

Qurğu Növləri

Bir qurğuda, bir plit sabit qalarkən, digəri hərəkət etməyə imkan verilir. Plitlər müxtəlif zərürətlərlə yüklənib, bu da çəkinən qüvvə yaradır və hərəkət edən plit sabit plitə doğru hərəkət edir ki, maksimum elektrostatik enerji saxlanılsın.

Digər bir qurğuda, plitin dövri hərəkəti səbəbiylə, qüvvə çəkinən, itici və ya hər ikisi ola bilər.

Moment Tənliyi

İki plit düşünün: Plit A müsbət yüklüdür, Plit B isə mənfi yüklüdür. Plit A sabit qalarkən, Plit B hərəkət etməyə imkan verilir. Elə bir equilibrium nöqtəsi var ki, bu nöqtədə elektrostatik qüvvə yay qüvvəsinə bərabərdir. Bu nöqtədə plitlərdə saxlanılan elektrostatik enerji:

İndi tutaq ki, tətbiq olunan qüvvəni dV kimi artırırıq, bu səbəbdən Plit B, Plit A-yə dx məsafə ilə yanaşıdır. Plit B-nin yer dəyişməsi nəticəsində yay qüvvəsinə qarşı iş F.dx olacaq. Tətbiq olunan qüvvə akım ilə bağlıdır:

Bu elektrik akımı dəyərindən girdi enerjisi hesablanır:

Bu sayədə saxlanılan enerjidəki dəyişiklik hesablanır:

Tənlikdəki daha yüksək rəddərə görə nəzər salmaqla. İndi enerjinin qorunması prinsipini tətbiq edərkən sistemə girdi enerjisi = sistemdə saxlanılan enerjinin artımı + sistem tərəfindən edilən mexaniki iş. Bunun nəticəsində:

Yuxarıdakı tənlikdən qüvvə hesablanır:

İndi dairəvi elektrostatik tipli cihazlar üçün qüvvə və moment tənliklərini alaq. Şəkil aşağıdakı kimi göstərilir,

Dairəvi elektrostatik cihazlar üçün defleksiya momenti ifadəsi üçün, (1) tənlikdə F-i Td ilə, dx-i dA ilə əvəz edin. Defleksiya momenti üçün dəyişdirilmiş tənlik:

Stabil rejimdə, idarəetmə momenti Tc = K × A. Defleksiya A-nın ifadesi:

Bu ifadədən, göstəricinin defleksiyanın ölçülən qüvvənin kvadratına mütənasib olduğunu nəticə çıxır, beləliklə, skalalar bərabərsiz olacaq. İndi Kvadrant elektrometr haqqında danışaq. 

Bu cihaz adətən 100V-dən 20 kilovolt-a qədər qüvvələri ölçmək üçün istifadə olunur. Yenə də, Kvadrant elektrometrda alınan defleksiya momenti tətbiq olunan qüvvənin kvadratına mütənasibdir; bu cihazın bir üstünlüyü, onun hem AC, hem də DC qüvvələrini ölçmək imkanıdır. 

Elektrostatik tipli cihazları voltmetrlər kimi istifadə etmənin bir üstünlüyü, ölçülən qüvvə aralığını genişləndirmək imkanıdır. İndi bu cihazın aralığını genişləndirmək üçün iki yolu var. Onları bir-bir danışaq. 

(a) Direnç potensial bölücü ilə: Aşağıda bu növ konfigurasiya üçün şəbəkə diaqramı verilib.

Ölçmək istədiyimiz qüvvə tam direnç r-ə tətbiq olunur və elektrostatik kondansator tam dirençin r hissəsinə bağlanır. İndi tutaq ki, tətbiq olunan qüvvə DC-dirsə, eyni zamanda kondansatorun sonsuz sıçrayış direnci olduğunu fərz edək. 

Bu halda çoxaltıcı faktor elektrik dirençlərin r/R nisbətinə bərabərdir. Bu şəbəkədə AC rejimi də asanlıqla təhlil edilə bilər, bu halda çoxaltıcı faktor yine r/R olacaq.

(b) Kondansator çoxaltıcı texnikası ilə: Verilən şəbəkdə göstərilən kimi bir sıra kondansatorlar qoyaraq, ölçülən qüvvə aralığını artırmaq mümkündür.

İndi Şəbəkə Diaqramı 1 üçün çoxaltıcı faktor ifadəsini alaq. C1 voltmetrin kapasitansi, C2 isə seriyal kondansatorun kapasitansı olsun. Bu kondansatorların seriyal kombinasiyası şəbəkənin tam kapasitansına bərabərdir.

Voltmetrin impedansı Z1 = 1/jωC1, və tam impedans:

Çoxaltıcı faktor Z/Z1 nisbətinə bərabərdir, yəni 1 + C2 / C1. Bu üsulla, qüvvə ölçmə aralığını artırmaq mümkündür.

Elektrostatik Tipli Cihazların Üstünlükləri

• İlk və ən vacib üstünlük, hem AC, hem də DC qüvvələrini ölçmək imkanıdır, sebabi apaçığıdır, defleksiya momenti qüvvənin kvadratına mütənasibdir.

• Bu növ cihazlarda elektrik təchizatı çox aşağıdır, çünki bu cihazlar tərəfindən çəkilən akım çox aşağıdır.

• Yüksək dəyərli qüvvələri ölçə bilirik.

Elektrostatik Tipli Cihazların Məhdudiyyətləri

• Bu cihazlar başqa cihazlara nisbətən çox maliyyətli və böyük ölçülüdür.

• Skala bərabərsizdir.

• Müxtəlif işləmə qüvvələri kiçik ölçülüdür.

Aralığın Genişləndirilməsi

Ölçmə aralığı direnç potensial bölücüləri və ya kondansator çoxaltıcıları ilə genişləndirilə bilər.