Ինչ են Էլեկտրոստատիկ Տիպի Ինստրումենտները

Ինչ են էլեկտրոստատիկ տիպի սարքերը?

Էլեկտրոստատիկ սարքի սահմանում

Էլեկտրոստատիկ սարքը սահմանվում է որպես սարք, որը օգտագործում է ստացիոնար էլեկտրական դաշտ բարձր լարումների չափման համար:

Գործողության սկզբունք

Նախնական անվան համաձայն, էլեկտրոստատիկ սարքերը օգտագործում են ստացիոնար էլեկտրական դաշտ որպես հանգուցող ուժ ստեղծելու համար: Նրանք սովորաբար օգտագործվում են բարձր լարումների չափման համար, բայց որոշ դեպքերում կարող են չափել նաև 낮은 전압과 전력을 측정할 수도 있습니다. 정전기력이 작용하는 방식은 두 가지가 있습니다.

Կառուցվածքի տիպեր

Մի կառուցվածքում մի սալը արգելակալ է, իսկ մյուսը ազատ է շարժվելու: Սալերը հակառակ լինում են լիցքավորված, ստեղծելով ձգող ուժ, որը շարժում է շարժվող սալը արգելակալ սալի դեպի մինչև առավելագույն էլեկտրոստատիկ էներգիա պահվում է:

Մյուս կառուցվածքում ուժը կարող է լինել ձգող, հարակից կամ երկուսն էլ, սալի պտտական շարժումից պայմանավորված:

Ուժի հավասարում

Դիցուք կա երկու սալ. Սալ A-ն դրական լիցքավորված է, իսկ Սալ B-ն բացասական լիցքավորված է: Սալ A-ն արգելակալ է, իսկ Սալ B-ն ազատ է շարժվել: Սալերի միջև ուժ F է գոյություն ունենում հավասարակշռության դեպքում, երբ էլեկտրոստատիկ ուժը հավասար է գործադիր ուժին: Այդ պահին սալերում պահվող էլեկտրոստատիկ էներգիան է.

Հիմա ենթադրենք, որ մենք մի քանի dV չափով մեծացնում ենք կիրառված լարումը, իսկ դրա պատճառով Սալ B-ն շարժվում է Սալ A-ի դեպի դեպի dx հեռավորությամբ: Սալ B-ի շարժումը գործադիր ուժի դեպքում կատարված աշխատանքը կլինի F.dx: Կիրառված լարումը հարաբերում է հոսանքին որպես

Այս էլեկտրական հոսանքի արժեքից մուտքային էներգիան կարող է հաշվվել որպես

Այս հիման վրա կարող ենք հաշվել պահված էներգիայի փոփոխությունը, որը կլինի

Բացառելով արտահայտության մեջ հանդիպող բարձր կարգի անդամները: Այժմ կիրառելով էներգիայի պահպանման սկզբունքը, ունենք մուտքային էներգիա = համակարգի պահպանված էներգիայի ավելացում + համակարգի կողմից կատարված մեխանիկական աշխատանք: Այս հիման վրա կարող ենք գրել,

Այս հավասարումից կարող ենք հաշվել ուժը որպես

Այժմ եկեք հաշվենք ուժի և ուժային մոմենտի հավասարումները պտտական էլեկտրոստատիկ տիպի սարքերի համար: Նկարը ներկայացված է ներքևում,

Պտտական էլեկտրոստատիկ սարքերի համար հանգուցող ուժի արտահայտությունը ստանալու համար հավասարում (1)-ում փոխարինենք F-ը Td-ով և dx-ը dA-ով: Այս դեպքում հանգուցող ուժի ուժային մոմենտի մոդիֆիցիավորված հավասարումը կլինի.

Հաստատուն վիճակում կառավարող ուժը է Tc = K × A: Նշում A-ն կարող է գրվել որպես.

Այս արտահայտությունից ենք եզրակացնում, որ ցուցիչի շեղումը համամասն է չափվող լարումի քառակուսուն, հետևաբար սկալը կլինի ոչ հավասարաչափ: Այժմ քննարկենք Քվադրանտ էլեկտրոմետրը.

Այս սարքը ընդհանուր առմամբ օգտագործվում է 100V-ից մինչև 20 կիլովոլտ լարումների չափման համար: Քվադրանտ էլեկտրոմետրում ստացվող հանգուցող ուժը համամասն է կիրառված լարումի քառակուսուն, ինչը թույլ է տալիս սարքը օգտագործել և հոսանքի և սեղման լարումների չափման համար.

Էլեկտրոստատիկ տիպի սարքերի օգտագործումը լարումների չափման սարքերի համար մեկ առավելությունն է որ կարող ենք ընդլայնել չափվող լարումների միջակայքը: Այժմ կա երկու եղանակ այս սարքի միջակայքը ընդլայնելու: Մենք կքննարկենք դրանք մեկը մյուսի հետ.

(ա) Օմիկական պոտենցիալ բաժանիչներով. ქვեև ներկայացված է այս տիպի կառուցվածքի սխեման:

Չափելու անհրաժեշտություն ունեցող լարումը կիրառվում է ընդհանուր դիմադրության r վրա, իսկ էլեկտրոստատիկ կոնդենսատորը կապված է ընդհանուր դիմադրության մի մասի վրա, որը նշված է որպես r: Եթե կիրառված լարումը DC է, ապա պետք է անենք մի ենթադրություն, որ կապված կոնդենսատորը ունի անվերջ լիցքանցումի դիմադրություն:

Այս դեպքում բազմապատկող գործակիցը տրվում է էլեկտրական դիմադրությունների r/R հարաբերությամբ: Այս շղթայի AC գործառույթը նույնպես կարելի է հեշտությամբ վերլուծել, նորից մի դեպքում բազմապատկող գործակիցը հավասար է r/R-ի:

(բ) Կոնդենսատոր բազմապատկող տեխնիկայով. Կարող ենք ընդլայնել չափվող լարումների միջակայքը դնելով շարքով կոնդենսատորներ, ինչպես ցուցադրված է տրված շղթայում:

Եկեք ստանանք բազմապատկող գործակցի արտահայտությունը Սխեմա 1-ում: Դիցուք C1-ը լարումների չափիչի կոնդենսատորն է, իսկ C2-ը շարքով կոնդենսատորը: Այս կոնդենսատորների շարքային կոմբինացիան հավասար է շղթայի ընդհանուր կոնդենսատորին:

Լարումների չափիչի իմպեդանսը Z1 = 1/jωC1, իսկ ընդհանուր իմպեդանսը է.

Բազմապատկող գործակիցը սահմանվում է որպես Z/Z1 հարաբերությունը, որը 1 + C2 / C1 է: Այս կերպ կարող ենք ընդլայնել լարումների չափման միջակայքը:

Էլեկտրոստատիկ տիպի սարքերի առավելությունները

• Առաջին և ամենակարևոր առավելությունը այն է, որ կարող ենք չափել և հոսանքի և սեղման լարումները, որը բավականին ակնհայտ է, քանի որ հանգուցող ուժը համամասն է լարումի քառակուսուն:

• Այս տիպի սարքերում էներգիայի ծախսը բավականին ցածր է, քանի որ սարքերը շատ ցածր հոսանք են տեղադրում:

• Կարող ենք չափել բարձր արժեքի լարումներ:

Էլեկտրոստատիկ տիպի սարքերի թերությունները

• Այս սարքերը համեմատաբար շատ թանկ են այլ սարքերի հետ և նաև շատ մեծ են չափով:

• Սկալը ոչ հավասարաչափ է:

• Համարձակ գործող ուժերը փոքր են մեծությամբ:

Միջակայքի ընդլայնում

Չափման միջակայքը կարող է ընդլայնվել օմիկական պոտենցիալ բաժանիչների կամ կոնդենսատոր բազմապատկողների օգնությամբ: