Elektrostatikaj Tipoj de Instrumentoj Konstruado Principo Torquekvacio

Funcia Principo de Elektrostatikaj Tipoj de Instrumentoj

Kiel la nomo implicas, elektrostatikaj tipoj de instrumentoj uzas stacionaran elektran kampon por produkti defleksan momenton. Tiu tipo de instrumentoj ĝenerale estas uzataj por la mezuro de alta voltaĝo, sed en iuj kazoj ili povas esti uzitaj ankaŭ por mezuri pli malaltajn voltagojn kaj potencojn de donita cirkvito. Nun ekzistas du eblaj manieroj, per kiuj la elektrostatika forto povas agi. La du eblaj kondiĉoj estas skribitaj sube,

Konstruo de Elektrostatikaj Tipoj de Instrumentoj

1. Kiam unu el la platenoj estas fiksita kaj la alia plateno estas libera movi, la platenoj estas kontraŭdirekte ŝargitaj por havi atirforton inter ili. Nun pro tiu atira forto, la movebla plateno movos sin al la stacia aŭ fiksita plateno ĝis la movebla plateno akumulas maksimuman elektrostatikan energion.

2. En alia aranĝo povas esti forto de atiro aŭ repulso aŭ ambaŭ, pro kelkaj rotacioj de la plateno.

Forca kaj Momenta Ekvacio de Elektrostatikaj Tipoj de Instrumentoj

Nun derivu forcan ekvacion por lineara elektrostatika tipo de instrumento. Konsideru du platenojn kiel montrite en la diagramo donita malsupre.

La plateno A estas pozitive ŝargita kaj la plateno B estas negative ŝargita. Kiel menciite supre, laŭ la ebla kondiĉo (a) ni havas linearan movon inter la platenoj. La plateno A estas fiksita kaj la plateno B estas libera movi. Supozu, ke ekzistas iu forto F inter la du platenoj je ekvilibro, kiam la elektrostatika forto egalas la resortecon. Je tiu punkto, la elektrostatika energio akumulita en la platenoj estas

Nun supozu, ke ni pligrandigas la aplikan voltan per kvanto dV, pro tio la plateno B moviĝos al la plateno A per distanco dx. La laboro farita kontraŭ la resortecon pro la dislokado de la plateno B estas F.dx. La aplika volto rilatas al fluo kiel

El tiu valoro de elektra fluo la enspeza energio povas esti kalkulata kiel

El tio ni povas kalkuli la ŝanĝon de la akumulita energio, kiu venas el

Negligante la pli altajn ordonajn terminojn, kiuj aperas en la esprimo. Nun aplikante la principon de energikonserveco, ni havas enspezan energion al la sistemo = pligrandiĝo de la akumulita energio de la sistemo + mekanika laboro farita de la sistemo. El tio ni povas skribi,

El la supra ekvacio la forto povas esti kalkulata kiel

Nun derivu forcan kaj momentan ekvacion por rotacia elektrostatika tipo de instrumento. Diagramo estas montrita malsupre,

Por trovi la esprimon por defleksa momento en okazo de rotacia elektrostatika instrumento, simple anstataŭigu en la ekvacio (1) F per Td kaj dx per dA. Nun reskribu la modifitan ekvacion, ni havas defleksan momenton egala al

Nun je stabila stato ni havas kontrolan momenton donitan per la esprimo Tc = K × A. La deflekto A povas esti skribita kiel

El tiu esprimo ni konkludas, ke la deflekto de la indikilo estas direkte proporcia al la kvadrato de la volto, do la skalado estos neuniforma. Nun diskutu pri Quadrant-electrometer. Tiu instrumento ĝenerale estas uzata por mezuri voltagon en la amplekso de 100V ĝis 20 kilovoltoj. Denove, la defleksa momento obtenita en la Quadrant-electrometer estas direkte proporcia al la kvadrato de la aplika volto; unu avantaĝo de tio estas, ke tiu instrumento povas esti uzata por mezuri ambaŭ AC kaj DC voltagoj. Unu avantaĝo de uzo de elektrostatikaj tipoj de instrumentoj kiel voltmetroj estas, ke ni povas etendi la ampleksan volton por esti mezurita. Nun ekzistas du manieroj por etendi la amplekon de tiu instrumento. Ni diskutos ilin unu post la alia.

(a) Per uzo de rezistancan potencialdividilo: Jen estas la cirkvitoschema de tia konfiguro.

La volto, kiun ni volas mezuri, estas aplikata trans la totala rezisto r kaj la elektrostatika kapacitoro estas konektita trans la parto de la totala rezisto, kiu estas markita kiel r. Nun supozu, ke la aplika volto estas DC, tiam ni devus fari la supozo, ke la kapacitoro, kiu estas konektita, havas senfinan leakecan reziston. En tiu okazo la multiplika faktoro estas donita per la rilatumo de elektra rezisto r/R. La operacio de AC sur tiu cirkvo ankaŭ povas esti facile analizita denove en okazo de operacio de AC ni havas multiplikan faktoron egalan al r/R.
(b) Per uzo de kapacitora multiplika tekniko: Ni povas pligrandigi la amplekon de la volto por esti mezurita per metado de serio de kapacitoroj kiel montrite en la donita cirkvo.

Derivu la esprimon por multiplika faktoro por la cirkvotoschema 1. Marku la kapaciton de la voltmetro C1 kaj serian kapacitoron C2 kiel montrite en la donita cirkvotoschema. Nun la seria kombinaĵo de tiuj kapacitoroj estos egala al

Kiu estas la totala kapacito de la cirkvo. Nun la impedanco de la voltmetro estas egala al Z1 = 1/jωC1 kaj do la totala impedanco estos egala al

Nun la multiplika faktoro povas esti difinita kiel la rilatumo de Z/Z1 kiu estas egala al 1 + C2 / C1. Simile la multiplika faktoro ankaŭ povas esti kalkulata. Do tiel ni povas pligrandigi la amplekon de la volto por esti mezurita.

Avantaĝoj de Elektrostatikaj Tipoj de Instrumentoj

Nun rigardu kelkajn avantaĝojn de elektrostatikaj tipoj de instrumentoj.

1. La unua kaj plej grava avantaĝo estas, ke ni povas mezuri ambaŭ AC kaj DC voltagojn, kaj la kaŭzo estas tre evidenta, ĉar la defleksa forto estas direkte proporcia al la kvadrato de la volto.

2. La energiekzuto estas tre malalta en tiaj tipoj de instrumentoj, ĉar la fluo tirita de tiuj instrumentoj estas tre malalta.

3. Ni povas mezuri altajn valorojn de volto.

Malavantaĝoj de Elektrostatikaj Tipoj de Instrumentoj

Anstataŭ diversaj avantaĝoj, elektrostatikaj instrumentoj posedas kelkajn malavantaĝojn, kaj ili estas skribitaj malsupre.

1. Ili estas tre kostaj kompare al aliaj instrumentoj, kaj ankaŭ ili havas grandan grandon.

2. La skalado ne estas uniforma.

3. La diversaj operaciaciaj fortoj enlaciitaj estas malgrandaj en magnitudo.

Declaro: Respektu la originalon, bonaj artikoloj valoras dissendi, se estas kradojeto petu forigi.