Էլեկտրոստատիկ տիպի սարքերի կառուցվածքի սկզբունքը ուժային հավասարումը
Էլեկտրոստատիկ տիպի սարքերի աշխատանքի սկզբունքը
Նշված ըստ անվան էլեկտրոստատիկ տիպի սարքերը օգտագործում են էլեկտրոստատիկ դիմացի դաշտ որպես ուղղության ուժ։ Այդ տիպի սարքերը ընդհանուր առմամբ օգտագործվում են բարձր ալիքների չափման համար, սակայն որոշ դեպքերում կարող են օգտագործվել նաև ցածր ալիքների և հոսանքի չափման համար։ Այժմ կա երկու հնարավոր եղանակ, որոնցով էլեկտրոստատիկ ուժը կարող է գործել։ Երկու հնարավոր պայմանները ներկայացված են ստորև,
Էլեկտրոստատիկ տիպի սարքերի կառուցվածքը
Երբ սալերից մեկը ֆիքսված է և մյուսը ազատ է շարժվել, սալերը լինում են հակառակ լիցքավորված, որպեսզի ստացվի դրանց միջև արագացող ուժ։ Այժմ այդ արագացող ուժի պատճառով շարժվող սալը կշարժվի ստացիոնար կամ ֆիքսված սալի ուղղությամբ, մինչև շարժվող սալը կպահանջի առավելագույն էլեկտրոստատիկ էներգիա:
Մյուս կազմակերպման դեպքում կարող է լինել արագացող կամ հակառակ ուժ, կամ երկուսն էլ, որովհետև սալի որոշակի պտույտ:
Էլեկտրոստատիկ տիպի սարքերի ուժի և ուռուցքի հավասարումները
Այժմ գտնենք գծային էլեկտրոստատիկ տիպի սարքերի ուժի հավասարումը։ Դիտարկենք երկու սալ, որպես ցուցադրված է ստորև պատկերում:
Սալ A-ն դրական լիցքավորված է, իսկ սալ B-ն՝ բացասական լիցքավորված։ Որպես նշված է վերը հնարավոր պայման (a) համաձայն սալերի միջև ունենք գծային շարժում։ Սալ A-ն ֆիքսված է, իսկ սալ B-ն ազատ է շարժվել։ Դիցուք սալերի միջև գոյություն ունի որոշ ուժ F, երբ էլեկտրոստատիկ ուժը հավասար է առաձգական ուժին։ Այդ պահին սալերում պահված էլեկտրոստատիկ էներգիան է
Այժմ ենթադրենք, որ մենք մուտքային լարմանը մեծացնում ենք dV չափով, այդ պատճառով սալ B-ն շարժվում է սալ A-ի ուղղությամբ dx հեռավորությամբ։ Առաձգական ուժի դեմ կատարված աշխատանքը սալ B-ի տեղափոխման պատճառով կլինի F.dx։ Մուտքային լարումը կապված է հոսանքի հետ հետևյալ կերպ
Այս էլեկտրական հոսանքի արժեքից մուտքային էներգիան կարող է հաշվվել հետևյալ կերպ
Այս հիման վրա կարող ենք հաշվել պահված էներգիայի փոփոխությունը, որը հավասար է հետևյալին
Բացասական արժեքները հաշվի չեն առնվում արտահայտության մեջ։ Այժմ կիրառելով էներգիայի պահպանման սկզբունքը, մենք ունենք համակարգի մուտքային էներգիա = համակարգի պահված էներգիայի ավելացում + համակարգի կատարած մեխանիկական աշխատանք։ Այս հիման վրա կարող ենք գրել,
Այս հավասարման հիման վրա ուժը կարող է հաշվվել հետևյալ կերպ
Այժմ գտնենք պտտական էլեկտրոստատիկ տիպի սարքերի ուժի և ուռուցքի հավասարումները։ Ստորև պատկերված է դիագրամը,
Պտտական էլեկտրոստատիկ սարքերի դեֆլեկտոր ուռուցքի արտահայտությունը գտնելու համար հավասարում (1)-ում պետք է F-ն փոխարինել Td-ով և dx-ը dA-ով։ Այժմ վերագրելով փոփոխված հավասարումը, ուռուցքը հավասար է հետևյալին
Հաստատուն պահին կառավարող ուռուցքը տրվում է հետևյալ արտահայտությամբ Tc = K × A: Նշանը A կարող է գրվել հետևյալ կերպ
Այս արտահայտությունից ենթադրում ենք, որ ցուցիչի դեֆլեկցիան համամասն է չափվող լարման քառակուսուն, հետևաբար սարքը կունենա ոչ համասեռ սարք։ Այժմ քննարկենք Քվադրանտ էլեկտրոմետրը։ Այս սարքը ընդհանուր օգտագործվում է 100V-ից մինչև 20 կիլովոլտ լարման չափման համար։ Այսպիսով Քվադրանտ էլեկտրոմետրում դեֆլեկտոր ուռուցքը համամասն է կիրառված լարման քառակուսուն, ինչը հնարավորություն է տալիս չափել և AC և DC լարումները։ Էլեկտրոստատիկ տիպի սարքերի օգտագործումը ոլորտացուցիչների համար առավելություններն են այն, որ կարող ենք ընդլայնել չափվող լարման շրջանակը։ Այժմ կքննարկենք սարքի շրջանակը ընդլայնելու երկու եղանակը։ Մենք կքննարկենք դրանց մեկը մյուսից։
(a) Օգտագործելով դիմացի պոտենցիալ բաժանիչները. Ստորև պատկերված է այդ տիպի կառուցվածքի սխեման:
Չափելու լարումը կից է ընդհանուր դիմացի r-ին և էլեկտրոստատիկ կոնդենսատորը կից է ընդհանուր դիմացի մասին, որը նշված է որպես r: Այժմ ենթադրենք, որ կիրառված լարումը DC է, ապա մենք պետք է ենթադրենք, որ կից կոնդենսատորը ունի անսահման հոսանքի հոսքը անհամապատասխանություն։ Այս դեպքում բազմապատկման գործակիցը տրվում է էլեկտրական դիմացի r/R հարաբերությամբ։ Այս շղթայի AC գործառույթը նույնպես կարող է հեշտությամբ վերլուծվել, նորից նույն դեպքում բազմապատկման գործակիցը հավասար է r/R:
(b) Օգտագործելով կոնդենսատոր բազմապատկման տեխնիկան. Կարող ենք չափելու լարման շրջանակը մեծացնել կից կոնդենսատորների շարքը ստորև պատկերված շղթայում:
Այժմ գտնենք շղթայի դիագրամ 1-ի համար բազմապատկման գործակիցը: Ենթադրենք ոլորտացուցիչի կոնդենսատորը C1 է, իսկ շարքով կոնդենսատորը C2 է, որպես նշված է ստորև պատկերված շղթայում: Այժմ այդ կոնդենսատորների շարքով կոմբինացիան կլինի հետևյալը
Որը շղթայի ընդհանուր կոնդենսատորն է: Այժմ ոլորտացուցիչի իմպեդանսը հավասար է Z1 = 1/jωC1 և հետևաբար ընդհանուր իմպեդանսը կլինի հետևյալը
Այժմ բազմապատկման գործակիցը կարող է սահմանվել որպես Z/Z1 հարաբերություն
