எலெக்ட்ரோஸ்டாடிக் வகையான உபகரணங்கள் என்ன?

எலெக்ட்ரோஸ்டாடிக் இயந்திரங்கள் என்றால் என்ன?

எலெக்ட்ரோஸ்டாடிக் இயந்திரம் வரையறை

எலெக்ட்ரோஸ்டாடிக் இயந்திரம் என்பது நிலையான மின்சாரங்களைப் பயன்படுத்தி மின்னழுத்தம், பொதுவாக உயர் மின்னழுத்தத்தை அளவிடும் ஒரு சாதனமாகும்.

செயல்பாட்டு தத்துவம்

நாம் தெரிந்து கொள்ளுமாறு, எலெக்ட்ரோஸ்டாடிக் இயந்திரங்கள் நிலையான மின்சாரங்களைப் பயன்படுத்தி தளத்தில் தளத்தில் விலகிய உணர்வை உருவாக்குகின்றன. அவை பொதுவாக உயர் மின்னழுத்தத்தை அளவிடுவதற்கு பயன்படுத்தப்படுகின்றன, ஆனால் சில வழக்குகளில் குறைந்த மின்னழுத்தத்தையும் மின் சக்தியையும் அளவிடுவதற்கு பயன்படுத்தப்படுகின்றன. எலெக்ட்ரோஸ்டாடிக் விசை செயல்படுவதற்கு இரண்டு வழிகள் உள்ளன.

கட்டமைப்பு வகைகள்

ஒரு அமைப்பில், ஒரு தட்டை நிலையாக இருக்கும், மற்றொன்று நகர்த்த விடப்படும். தட்டைகள் எதிரெதிராக மின்னிறப்பை பெற்று, நகர்த்தப்படும் தட்டை நிலையான தட்டைக்கு வரை அதிகார மின்னிற சக்தியை சேமிக்கும் வரை நகர்கின்றன.

மற்றொரு அமைப்பில், தட்டையின் சுழற்சி வீழ்ச்சியினால் விசை ஈர்ப்பு, தள்ளுப்பு அல்லது இரண்டுமாக இருக்கலாம்.

விசை சமன்பாடு

இரண்டு தட்டைகளை எடுத்துக் கொள்வோம்: தட்டை A நேர்மின்னிறப்புடையது, தட்டை B எதிர்மின்னிறப்புடையது. தட்டை A நிலையாக இருக்கும், தட்டை B நகர்த்த விடப்படும். மின்னிற விசை சார்ந்த விசை F, தட்டைகளில் சமநிலையில் மின்னிற விசை சார்ந்த விசை சமமாக இருக்கும்போது. இந்த நிலையில் தட்டைகளில் சேமிக்கப்பட்ட மின்னிற சக்தி:

இப்போது நாம் ஏற்படுத்தப்பட்ட மின்னழுத்தத்தை dV அளவுக்கு உயர்த்துவோம், இதனால் தட்டை B, dx அளவு தட்டை A நோக்கி நகரும். தட்டை B நகர்த்தும் போது சுருக்கம் விசை சார்ந்த வேலை F.dx. ஏற்படுத்தப்பட்ட மின்னழுத்தம் தொடர்புடைய வரை:

இந்த மின்னோட்டத்தின் மதிப்பிலிருந்து உள்ளீட்டு சக்தியை கணக்கிடலாம்:

இதிலிருந்து சேமிக்கப்பட்ட சக்தியின் மாற்றத்தை கணக்கிடலாம்:

மேலும் உயர் வரிசையில் வரும் உறுப்புகளை கவனத்தில் வைத்து சக்தி சேமிப்பின் தொடர்பு பொருள்வாய்ந்த முறையில் நாம் உள்ளீட்டு சக்தி = சேமிக்கப்பட்ட சக்தியின் அதிகரிப்பு + சூழ்நிலை செயலின் செயலியாக விளைவு பெறும். இதிலிருந்து நாம் எழுதலாம்:

மேலே உள்ள சமன்பாட்டிலிருந்து விசையை கணக்கிடலாம்:

இப்போது சுழற்சி எலெக்ட்ரோஸ்டாடிக் இயந்திரங்களுக்கான விசை மற்றும் விலகிய உணர்வின் சமன்பாட்டை வரையறுக்கலாம். படம் கீழே கொடுக்கப்பட்டுள்ளது:

சுழற்சி எலெக்ட்ரோஸ்டாடிக் இயந்திரங்களில் விலகிய உணர்வின் வெளிப்பாட்டை கண்டுபிடிக்க, (1) சமன்பாட்டில் F-ஐ Td ஆகவும், dx-ஐ dA ஆகவும் மாற்றவும். விலகிய உணர்வின் பெரும்படுத்தப்பட்ட சமன்பாடு:

சமநிலையில், கட்டுப்பாட்டு விசை Tc = K × A. விலகல் A என்பதை எழுதலாம்:

இந்த வெளிப்பாட்டிலிருந்து நாம் எடுத்துக்கொள்ளும் மின்னழுத்தத்தின் வர்க்கத்திற்கு நேர்விகிதத்தில் விலகல் என்பதை முடிவு செய்து கொள்ளலாம், எனவே அளவு சீராக இருக்காது. இப்போது Quadrant electrometer பற்றிய பேசலாம். 

இந்த இயந்திரம் பொதுவாக 100V முதல் 20 கிலோவோல்ட் வரை மின்னழுத்தத்தை அளவிடுவதற்கு பயன்படுத்தப்படுகின்றது. மேலும் Quadrant electrometer இல் பெறப்படும் விலகிய உணர்வு ஏற்படுத்தப்பட்ட மின்னழுத்தத்தின் வர்க்கத்திற்கு நேர்விகிதத்தில் உள்ளது; இதன் ஒரு நன்மையாக AC மற்றும் DC மின்னழுத்தத்தை அளவிட இந்த இயந்திரம் பயன்படுத்தப்படுகின்றது. 

எலெக்ட்ரோஸ்டாடிக் இயந்திரங்களை வோல்ட்மீடரங்களாகப் பயன்படுத்துவதன் ஒரு நன்மையாக அளவிடும் மின்னழுத்தத்தின் விரிவு செய்யலாம். இப்போது இந்த இயந்திரத்தின் விரிவு செய்ய இரண்டு வழிகள் உள்ளன. நாம் அவற்றை ஒன்றுக்கொன்று பேசலாம். 

(a) மின்தடை வெளிப்பாட்டு வகையால்: கீழே இந்த வகையின் வடிவமைப்பின் போட்டு வைக்கப்பட்ட வடிவமைப்பு கொடுக்கப்பட்டுள்ளது.

நாம் அளவிட விரும்பும் மின்னழுத்தம் மொத்த மின்தடை r இல் ஏற்படுத்தப்படுகின்றது, மற்றும் எலெக்ட்ரோஸ்டாடிக் கேப்ஸிடர் r அலகு மொத்த மின்தடையின் பகுதியில் இணைக்கப்படுகின்றது. இப்போது நாம் ஏற்படுத்தப்பட்ட மின்னழுத்தம் DC என்றால், இணைக்கப்பட்ட கேப்ஸிடர் முடிவிலித் தடை விசையுடன் இருக்கின்றது என்ற கருதுகோளை நாம் வைத்துக்கொள்ள வேண்டும். 

இந்த வழியில் பெருமைப்பெற்ற காரணி r/R என்பதால் வரையறுக்கப்படுகின்றது. இந்த வடிவமைப்பில் AC செயல்பாடு மேலும் எளிதாக விவரிக்கப்படலாம், மற்றும் AC செயல்பாட்டில் பெருமைப்பெற்ற காரணி r/R ஆகும்.

(b) கேப்ஸிடர் பெருமைப்பெற்ற தொழில்முறையால்: கொடுக்கப்பட்ட வடிவமைப்பில் கேப்ஸிடர்களின் தொடர்ச்சியான தொடர்ச்சியாக வைத்து மின்னழுத்தத்தின் விரிவு செய்யலாம்.

Circuit Diagram 1 இல் பெருமைப்பெற்ற காரணியின் வெளிப்பாட்டை வரையறுக்கலாம். C1 வோல்ட்மீடரின் கேப்ஸிடர் மற்றும் C2 தொடர்ச்சியான கேப்ஸிடரின் கேப்ஸிடர் என்க. இந்த கேப்ஸிடர்களின் தொடர்ச்சியான ஒன்றியம் வடிவமைப்பின் மொத்த கேப்ஸிடர்.

வோல்ட்மீடரின் மின்தடை Z1 = 1/jωC1, மற்றும் மொத்த மின்தடை:

பெருமைப்பெற்ற காரணி Z/Z1 என்பதால் வரையறுக்கப்படுகின்றது, இது 1 + C2 / C1. இந்த வழியில், நாம் மின்னழுத்தத்தின் அளவை விரிவு செய்யலாம்.

எலெக்ட்ரோஸ்டாடிக் இயந்திரங்களின் நன்மைகள்

• முதல் மற்றும் மிக முக்கியமான நன்மை என்னவென்றால், நாம் AC மற்றும் DC மின்னழுத்தத்தை அளவிடலாம், இதன் காரணம் விலகிய உணர்வு மின்னழுத்தத்தின் வர்க்கத்திற்கு நேர்விகிதத்தில் உள்ளது.

• இந்த வகையில் உள்ள இயந்திரங்களில் மின்னோட்டம் மிக குறைவாக இருப்பதால் சக்தி உபயோகம் மிக குறைவாக இருக்கும்.

• நாம் உயர் மின்னழுத்தத்தை அளவிடலாம்.

எலெக்ட்ரோஸ்டாடிக் இயந்திரங்களின் குறைபாடுகள்

• இவை மற்ற இயந்திரங்களை விட மிகவும் அதிக செலவுடன் இருக்கும், மற்றும் இவை மிகவும் பெரிய அளவில் இருக்கும்.

• அளவு சீராக இருக்காது.

• வெவ்வேறு செயலியாக விளைவு பெறும் விசைகள் அளவில் சிறியவை.

விரிவு செய்யல்

அளவை விரிவு செய்ய மின்தடை வெளிப்பாட்டு வகைகள் அல்லது கேப்ஸிடர் பெருமைப்பெற்ற தொழில்முறைகளைப் பயன்படுத்தலாம்.