Unsa ang mga Instrumento sa Electrostatic Type?

Unsa ang mga Instrumento sa Electrostatic?

Pagtakda sa Instrumento sa Electrostatic

Ang instrumento sa electrostatic gitakda isip usa ka device nga gigamit og static electrical fields aron suklaran ang voltage, kasagaran ang taas nga mga voltage.

Prinsipyong Pagsulay

Isip ang ngalan nang sugyot, ang mga instrumento sa electrostatic gigamit og static electrical field aron mogenerate og deflecting torque. Kasagaran kini gigamit aron suklaran ang taas nga mga voltage pero makasuksukan usab ang mas lawas nga mga voltage ug power sa pipila ka mga kaso. Duha ang mga paraan diin mahimong magtrabaho ang electrostatic force.

Mga Tipo sa Konstruksyon

Sa usa ka setup, usa ka plato naglakip sa fixed habwe ang uban pa mohimo og paglihok. Ang mga plato gipugos sa opol nga mga charge, nagbuhat og attractive force nga molihok ang movable plato padulong sa fixed plato hangtod sa maximum electrostatic energy nakaimbak.

Sa lain nga setup, ang force mahimong attractive, repulsive, o parehas, tungod sa rotary motion sa plato.

Torque Equation

Paghimbaoa ang duha ka plato: ang Plato A positibong gipugos, ug ang Plato B negatibong gipugos. Ang Plato A fixed, ug ang Plato B free to move. Usa ka force, F, ania sa pagkabalaka sa mga plato kon ang electrostatic force sama sa spring force. Ang electrostatic energy naimbak sa mga plato niining panahona mao kini:

Ngano supusnon ta mopataas ang applied voltage pinaagi sa dV, tungod niining ang plato B molihok padulong sa plato A ngadto sa distansya dx. Ang trabaho gibuhat labi sa spring force tungod sa displacement sa plato B mao kini F.dx. Ang applied voltage related sa current isip

Gikan niining balore sa electric current ang input energy mahimong isulat isip

Gikan niining mahimong isulat ang change sa imbahado nga energy ug kini mao kini

Tungod sa pagpasiil sa mas taas nga order terms nga nahitabo sa expression. Ngano applying the principle of energy conservation kita adunay input energy sa sistema = increase sa imbahado nga energy sa sistema + mechanical work gibuhat sa sistema. Gikan niining mahimong isulat,

Gikan niining equation ang force mahimong isulat isip

Ngano huna-hunaon nato ang force ug torque equation alang sa rotary electrostatic type instruments. Diagram is shown below,

Arong sulayi ang expression para sa deflecting torque sa rotary electrostatic instruments, palitan ang F sa equation (1) ngadto sa Td ug ang dx ngadto sa dA. Ang modified equation para sa deflecting torque mao kini:

Sa steady state, ang controlling torque mao Tc = K × A. Ang deflection A mahimong isulat isip:

Gikan niining expression kita mahimong i-conclude nga ang deflection sa pointer direktang proportional sa square sa voltage nga isulayan, kini mao ang scale dili uniform. Ngano huna-hunaon nato ang Quadrant electrometer. 

Kasagaran kini gigamit sa suklaran sa voltage gikan sa 100V hangtod sa 20 kilo volts. Usab ang deflecting torque obtained sa Quadrant electrometer direktang proportional sa square sa applied voltage; usa ka advantage niining instrument mao kini makasuksukan ang AC ug DC voltages. 

Usa ka advantage sa paggamit sa electrostatic type instruments isip voltmeters mao kini makapaila sa range sa voltage nga isuklan. Ngano adunay duha ka mga paraan sa pagpaila sa range niining instrument. Huna-hunaon nato sila usa ka sunod-sunod. 

(a) Pinaagi sa paggamit sa resistance potential dividers: Gitakda ania ang circuit diagram sa tipo niining configuration.

Ang voltage nga isulayan gipasabot sa total resistance r ug ang electrostatic capacitor giconect sa bahin sa total resistance nga gisulti og r. Ngano supusnon ang applied voltage mao DC, kinahanglan ta mag-assume nga ang capacitor nga giconect adunay infinite leakage resistance. 

Niining kaso ang multiplying factor gihatag sa ratio sa electrical resistance r/R. Ang ac operation sa circuit niini mahimong ma-analisa usab ug sa ac operation ang multiplying factor equal sa r/R.

(b) Pinaagi sa paggamit sa capacitor multiplier technique: Mahimo nato mapaila ang range sa voltage nga isuklan pinaagi sa pagbutang sa series of capacitors sama sa gipahayag sa circuit.

Huna-hunaon nato ang expression para sa multiplying factor sa Circuit Diagram 1. Ngano C1 mao ang capacitance sa voltmeter ug C2 mao ang series capacitor’s capacitance. Ang series combination sa mga capacitors equal sa total capacitance sa circuit.

Ang impedance sa voltmeter mao Z1 = 1/jωC1, ug ang total impedance mao kini:

Ang multiplying factor gihatag isip ang ratio sa Z/Z1, kini 1 + C2 / C1. Niining paraan, mahimo nato mapaila ang range sa voltage measurement.

Mga Advantage sa Electrostatic Type Instruments

• Ang unang ug pinaka importante nga advantage mao kini makasuksukan ang AC ug DC voltage ug ang rason mao ang obvious ang deflecting torque direktang proportional sa square sa voltage.

• Ang power consumption kaayo ka baba sa mga instrumento niini tungod sa ang current drawn sa mga instrumento kaayo ka baba.

• Mahimo nato suklaran ang taas nga value sa voltage.

Mga Disadvantage sa Electrostatic Type Instruments

• Kini kaayo ka costly compared sa uban nga mga instrumento ug adunay dako nga size.

• Ang scale dili uniform.

• Ang iba't ibang operating forces involved kaayo ka gamay sa magnitude.

Range Extension

Mahimo mapaila ang range sa measurement pinaagi sa resistance potential dividers o capacitor multipliers.