Vipi ni Vifaa vya Aina ya Mwanga Kuu

Nini ni Asila za Aina ya Elektrostati?

Maelezo ya Asila za Elektrostati

Asili ya elektrostati inatafsiriwa kama kifaa chenye umuhimu wa kutumia maghari madogo ya umeme kupimisha nguvu ya umeme, mara nyingi ni nguvu kali.

Unganisho wa Kufanya Kazi

Kama jina linalotafsiriwa, asila za elektrostati huzitumia maghari madogo ya umeme kutengeneza nguvu ya kukubalika. Zinatumika kwa ujumla kupimisha nguvu kali, lakini zinaweza pia kupimisha nguvu ndogo na nguvu katika baadhi ya mazingira. Kuna njia mbili ambazo nguvu ya elektrostati inaweza kutekeleza.

Aina za Ujazaji

Katika muundo moja, viti moja ni imara na kingine inaweza kusogeza. Vitu vinapopewa maghari tofauti, huchapa nguvu ya kujitambua ambayo hutumaini vitu vilivyoweza kusogeza kuenda karibu na viti iliyofikia hadi wakati wa kuuza energy ya elektrostati ikiwa ikimaliza.

Katika muundo mwingine, nguvu inaweza kuwa ya kujitambua, ya kujitoa, au wote wawili, kutokana na mzunguko wa viti.

Maelezo ya Nguvu ya Kukubalika

Tafakari kwa viti viwili: Viti A ni yenye maghari maupi, na Viti B ni yenye maghari madogo. Viti A ni imara, na Viti B inaweza kusogeza. Kuna nguvu, F, kati ya viti wakati wa upanuli kama nguvu ya elektrostati inasawa na nguvu ya spring. Energy ya elektrostati iliyouzwa katika viti hii ni:

Sasa tuseme tunongeza nguvu iliyotumika kwa kiwango cha dV, kwa sababu hiyo viti B itasogeza karibu na viti A kwa umbali wa dx. Kazi iliyofanyika dhidi ya nguvu ya spring kutokana na mzunguko wa viti B ni F.dx. Nguvu iliyotumika ina uhusiano na current kama

Kutokana na thamani hii ya current ya umeme, energy ya input inaweza kupata kama

Tutumai kubadilisha energy iliyouzwa na kitakuwa

Kwa kutoa sehemu za kiwango cha juu zinazoelezwa katika maelezo. Sasa tutumai ufundi wa usalama wa energy tunaweza kutumia, energy ya input ya mfumo = ongezeko la energy iliyouzwa ya mfumo + kazi ya mekani ya mfumo. Kutokana na hii tunaweza kutumia,

Kutokana na maelezo hii nguvu inaweza kupata kama

Sasa tuandike maelezo ya nguvu na nguvu ya kukubalika kwa asila za aina ya elektrostati zenye mzunguko. Ramani yameonyeshwa chini,

Kutafuta maelezo ya nguvu ya kukubalika katika asila za elektrostati zenye mzunguko, badilisha F katika maelezo (1) kwa Td na dx kwa dA. Maelezo mapya ya nguvu ya kukubalika ni:

Wakati wa kutosha, nguvu ya kukontrola ni Tc = K × A. Mzunguko wa A unaweza kutumika kama:

Kutokana na maelezo hii tunaweza kufunga kuwa mzunguko wa pointa una uhusiano wa kubwa na mraba wa nguvu ya umeme iliyo kupimika hivyo ramani itakuwa si sawa. Sasa tusisite kuhusu Quadrant electrometer. 

Chombo hiki kinatumika kwa ujumla kupimisha nguvu ya umeme kuanzia 100V hadi 20 kilovolts. Mara nyingi nguvu ya kukubalika inapata katika Quadrant electrometer ina uhusiano wa kubwa na mraba wa nguvu iliyotumika; faida moja ya hii ni kwamba chombo hiki kinaweza kutumika kupimisha nguvu ya AC na DC. 

Faida moja ya kutumia asila za aina ya elektrostati kama voltmeters ni kwamba tunaweza kuongeza siku ya nguvu ya umeme iliyo kupimika. Sasa kuna njia mbili za kuongeza siku ya chombo hiki. Tutahusu wao mmoja kwa mmoja. 

(a) Kutumia resistance potential dividers: Iliyopo ni diagram ya circuit ya aina hii ya utaratibu.

Nguvu ya umeme tunayotaka kupimia inatumika kwa ukanda wa resistance r na capacitor ya elektrostati unatumika kwa sehemu ya ukanda wa resistance ulioelezea kama r. Sasa tuseme nguvu iliyotumika ni DC, basi tunapaswa kutumia maoni yanayotegemea kwamba capacitor unatumika una leakage resistance ya infinite. 

Katika hali hii faktori wa kuongeza unatolewa kwa uwiano wa electrical resistance r/R. Operation ya ac kwenye circuit hii inaweza pia kutathmini rahisi tena katika hali ya ac operation tuna faktori wa kuongeza sawa na r/R.

(b) Kutumia tekniki ya capacitor multiplier: Tunaweza kuongeza siku ya nguvu ya umeme iliyo kupimika kwa kuweka series ya capacitors kama inavyoonyeshwa katika circuit iliyopewa.

Hebu tufanye maelezo ya faktori wa kuongeza katika Circuit Diagram 1. Hebu C1 kuwa capacitance ya voltmeter na C2 kuwa capacitance ya series capacitor. Series combination ya capacitors hizi ni total capacitance ya circuit.

Impedance ya voltmeter ni Z1 = 1/jωC1, na total impedance ni:

Faktori wa kuongeza unatumika kama uwiano wa Z/Z1, ambao ni 1 + C2 / C1. Hii njia, tunaweza kuongeza siku ya kupimia nguvu ya umeme.

Faidha za Asila za Aina ya Elektrostati

• Ya kwanza na muhimu zaidi ni kwamba tunaweza kupimia nguvu ya AC na DC na sababu ni ya kutosha nguvu ya kukubalika ina uhusiano wa kubwa na mraba wa nguvu ya umeme.

• Mchakato wa kuchuma ni chache sana katika aina hii za asila kama current unayotumika ni chache sana.

• Tunaweza kupimia thamani kali ya nguvu ya umeme.

Matatizo ya Asila za Aina ya Elektrostati

• Zinategemea pesa sana kulingana na asila mingine na pia zina ukubwa mkubwa.

• Ramani haipatikani sawa.

• Nguvu mbalimbali za kufanya kazi zinapatikana kidogo.

Uongezaji wa Siku

Siku ya kupimia inaweza kuongezeka kutumia resistance potential dividers au capacitor multipliers.