Prinsip Konstruksi dan Persamaan Torsi untuk Alat Jenis Elektrostatik
Pangunahing Pagsasagawa ng Mga Instrumento ng Uri ng Electrostatic
Tulad ng inilalarawan ng pangalan, ang instrumento ng uri ng electrostatic ay gumagamit ng estatikong elektrikal na field upang lumikha ng deflecting torque. Ang mga uri ng instrumento na ito ay karaniwang ginagamit para sa pagsukat ng mataas na voltages ngunit sa ilang kaso, maaari silang gamitin sa pagsukat ng mas mababang voltages at lakas ng isang ibinigay na circuit. Mayroon lamang dalawang posibleng paraan kung saan maaaring gumanap ang puwersa ng electrostatic. Ang dalawang posibleng kondisyon ay nasa ibaba,
Konstruksyon ng Mga Instrumento ng Uri ng Electrostatic
Kapag ang isa sa mga plato ay nakalakip at ang iba pang plato ay malaya na gumalaw, ang mga plato ay may kontranyong kargado upang magkaroon ng attractive force sa pagitan nila. Dahil sa attractive force na ito, ang movable plate ay lalapit sa stationary o fixed plate hanggang sa makamit ang maximum na electrostatic energy.
Sa ibang pagkakayari, maaaring may puwersa ng attraction o repulsion o pareho, dahil sa ilang rotary ng plato.
Equation ng Puwersa at Torque ng Instrumento ng Uri ng Electrostatic
Ngayon, hagdanin natin ang equation ng puwersa para sa linear na instrumento ng uri ng electrostatic. Isaisip natin ang dalawang plato tulad ng ipinapakita sa diagrama sa ibaba.
Ang Plata A ay positibong kargado at ang Plata B ay negatibong kargado. Tulad ng nabanggit sa itaas, batay sa posible na kondisyon (a), may linear motion sa pagitan ng mga plato. Ang Plata A ay nakalakip at ang Plata B ay malaya na gumalaw. Isaisip natin na mayroong ilang puwersa F sa pagitan ng dalawang plato sa equilibrium kung saan ang electrostatic force ay naging pantay sa spring force. Sa puntong ito, ang electrostatic energy na naka-imbak sa mga plato ay
Ngayon, suposin natin na tataas ang applied voltage ng halaga ng dV, dahil dito, ang Plata B ay lalapit sa Plata A ng layong dx. Ang trabaho na isinagawa laban sa spring force dahil sa paglipat ng Plata B ay F.dx. Ang applied voltage ay nauugnay sa current bilang
Mula sa halaga ng electric current, maaaring makalkula ang input energy bilang
Mula dito, maaari nating makalkula ang pagbabago sa naka-imbak na energy at ang ito ay lumalabas na
Sa pamamagitan ng pag-iwan ng mas mataas na order ng termino na lumilitaw sa expression. Ngayon, sa pamamagitan ng pag-apply ng principle of energy conservation, meron tayong input energy sa sistema = pagtaas sa naka-imbak na energy ng sistema + mechanical work na isinagawa ng sistema. Mula dito, maaari nating isulat,
Mula sa itaas na equation, maaaring makalkula ang puwersa bilang
Ngayon, hagdanin natin ang equation ng puwersa at torque para sa rotary instrumento ng uri ng electrostatic. Diagrama sa ibaba,
Upang makalkula ang expression para sa deflecting torque sa kaso ng rotary type instrumento ng electrostatic, i-replace lang ang F sa equation (1) ng Td at dx ng dA. Ngayon, isulat muli ang binago na equation, ang deflecting torque ay pantay sa
Ngayon, sa steady state, ang controlling torque ay ibinibigay ng expression Tc = K × A. Ang deflection A ay maaaring isulat bilang
Mula sa expression, maaari nating masabi na ang deflection ng pointer ay direktang proportional sa square ng voltage na susukatin, kaya ang scale ay hindi uniform. Ngayon, ipag-usap natin ang Quadrant electrometer. Ang instrumento na ito ay karaniwang ginagamit sa pagsukat ng voltage na nasa range mula 100V hanggang 20 kilo volts. Muli, ang deflecting torque na nakuha sa Quadrant electrometer ay direktang proportional sa square ng applied voltage; ang isang benepisyo nito ay maaaring gamitin ang instrumento na ito upang sukatin ang AC at DC voltages. Ang isang benepisyo ng paggamit ng electrostatic type instruments bilang voltmeters ay maaaring palawakin ang range ng voltage na susukatin. Mayroon lamang dalawang paraan ng pagpapalawak ng range ng instrumento. Ipag-usap natin sila isa-isa.
(a) Sa pamamagitan ng paggamit ng resistance potential dividers: Nasa ibaba ang circuit diagram ng ganitong configuration.
Ang voltage na susukatin ay inilapat sa buong resistance r at ang electrostatic capacitor ay konektado sa bahagi ng buong resistance na tinandaan bilang r. Ngayon, suposin natin na ang applied voltage ay DC, kailangan nating gawin ang isang assumption na ang capacitor na konektado ay may infinite leakage resistance. Sa kasong ito, ang multiplying factor ay ibinibigay ng ratio ng electrical resistance r/R. Ang ac operation sa circuit na ito ay maaaring analisin din nang madali, muli sa kaso ng ac operation, ang multiplying factor ay pantay sa r/R.
(b) Sa pamamagitan ng paggamit ng capacitor multiplier technique: Maaari nating palawakin ang range ng voltage na susukatin sa pamamagitan ng paglalagay ng serye ng capacitors tulad ng ipinapakita sa ibinigay na circuit.
Hagdanin natin ang expression para sa multiplying factor para sa circuit diagram 1. Isaisip natin ang capacitance ng voltmeter na C1 at series capacitor na C2 tulad ng ipinapakita sa ibinigay na circuit diagram. Ngayon, ang serye na combination ng mga capacitor na ito ay pantay sa
Na ito ang total capacitance ng circuit. Ngayon, ang impedance ng voltmeter ay pantay sa Z1 = 1/jωC1 at kaya ang total impedance ay pantay sa
Ngayon, ang multiplying factor ay maaaring idefinisyon bilang ang ratio ng Z/Z1 na pantay sa 1 + C2 / C1. Parehong maaaring makalkula ang multiplying factor. Kaya sa pamamagitan ng paraang ito, maaari nating palawakin ang range ng voltage na susukatin.
Mga Advantages ng Mga Instrumento ng Uri ng Electrostatic
Ngayon, tingnan natin ang ilang mga advantages ng mga instrumento ng uri ng electrostatic.
Ang unang at pinakamahalagang advantage ay maaari nating sukatin ang AC at DC voltage at ang dahilan nito ay napakalimot na ang deflecting torque ay direktang proportional sa square ng voltage.
Ang power consumption ay napakababa sa mga uri ng instrumento na ito dahil ang current na inililipas ng mga instrumento na ito ay napakababa.
Maaari nating sukatin ang mataas na halaga ng voltage.
Mga Disadvantages ng Mga Instrumento ng Uri ng Electrostatic
Bilang karagdagan sa iba't ibang advantages, ang mga instrumento ng electrostatic ay may ilang disadvantages at ang mga ito ay nasa ibaba.
Napakamahal ito kumpara sa iba pang instrumento at may malaking sukat.
Ang scale ay hindi uniform.
Ang iba't ibang operating forces na kasangkot ay maliit sa magnitude.
Pahayag: Respetuhin ang original, mahusay na artikulo na karapat-dapat na ibahagi, kung may labag sa copyright paki-contact para burahin.
