ელექტროსტატიკური ტიპის ინსტრუმენტების კონსტრუქციის პრინციპი თორქის განტოლება
ელექტროსტატიკური ტიპის ინსტრუმენტების მუშაობის პრინციპი
როგორც დასახელებიდან გამოვთვლით, ელექტროსტატიკური ტიპის ინსტრუმენტები იყენებენ ელექტროსტატიკურ ძალას დეფლექტირების ტორკის წარმოქმნაში. ამ ტიპის ინსტრუმენტები ზოგადად გამოიყენება მაღალი დონის სიმძლავრის ზომას, თუმცა ზოგიერთ შემთხვევაში ისინი გამოიყენება დაბალი დონის და მოცულობის ზომაში. ახლა არსებობს ორი შესაძლო გზა, რომლითაც შეიძლება მოქმედოს ელექტროსტატიკური ძალა. ორი შესაძლო პირობა ჩაწერილია ქვემოთ,
ელექტროსტატიკური ტიპის ინსტრუმენტების კონსტრუქცია
როდესაც პლატებიდან ერთი არის დამატებული და მეორე თავისუფალი მოძრაობისთვის, პლატები მიმართულია ერთმანეთის მიმართ დარწმუნებით, რომ საშუალებას ჰქონდეს მიზიდულობის ძალა. ახლა, ამ მიზიდულობის ძალის გამო, მოძრავი პლატა გადაიარს სტაციონარულ ან დამატებულ პლატამდე, სანამ მოძრავი პლატა არ შეინახავს მაქსიმალურ ელექტროსტატიკურ ენერგიას.
სხვა კონფიგურაციაში შეიძლება იყოს მიზიდულობის ან გადახრის ძალა, ან და მათ შორის, რადგან ზოგიერთი პლატის როტაცია.
ელექტროსტატიკური ტიპის ინსტრუმენტების ძალის და ტორკის განტოლება
ახლა დავწეროთ ელექტროსტატიკური ტიპის ლინეარული ინსტრუმენტების ძალის განტოლება. დავუშვათ, რომ ჩვენ გვაქვს ორი პლატა, როგორც არის ნაჩვენები ქვემოთ მოცემულ დიაგრამაზე.
პლატა A დადებითად შერჩეულია და პლატა B უარყოფითად შერჩეულია. როგორც ზემოთ აღწერილია, პირველი შესაძლო პირობის (a) თანახმად, ჩვენ გვაქვს პლატებს შორის ლინეარული მოძრაობა. პლატა A დამატებულია და პლატა B თავისუფალი მოძრაობისთვის. დავუშვათ, რომ პლატებს შორის არსებობს რაღაც ძალა F ბალანსში, როდესაც ელექტროსტატიკური ძალა ტოლია გადახრის ძალის. ამ პუნქტზე, პლატებში შეინახული ელექტროსტატიკური ენერგია არის
ახლა დავუშვათ, რომ ჩვენ გავზარდით დადებულ ვოლტაჟს dV-თი, რაც იწვევს პლატა B-ის მოძრაობას პლატა A-ის მიმართ dx მანძილზე. სპრინგის ძალის წინააღმდეგ მოძრაობის გამო შესრულებული სამუშაო იქნება F.dx. დადებული ვოლტაჟი დაკავშირებულია ელექტროს დენით შემდეგნაირად
ეს ელექტროს დენის მნიშვნელობიდან შემოსავალ ენერგია შეგვიძლია გამოვთვალოთ შემდეგნაირად
ამის გამო შეგვიძლია გამოვთვალოთ შენახული ენერგიის ცვლილება, რომელიც იქნება
უფრო მაღალი რიგის ტერმების გამორიცხვით. ახლა ენერგიის შენახვის პრინციპის გამოყენებით გვაქვს სისტემაში შემოსავალი ენერგია = სისტემის შენახული ენერგიის ზრდა + სისტემის მიერ შესრულებული მექანიკური სამუშაო. ამის გამო შეგვიძლია დავწეროთ,
ზემოთ მოცემული განტოლებიდან ძალა შეგვიძლია გამოვთვალოთ შემდეგნაირად
ახლა დავწეროთ როტაციული ელექტროსტატიკური ტიპის ინსტრუმენტების ძალის და ტორკის განტოლება. დიაგრამა ნაჩვენებია ქვემოთ,
როტაციული ტიპის ელექტროსტატიკური ინსტრუმენტების დეფლექტირების ტორკის გამოსათვლელად, განტოლება (1)-ში უნდა ჩავსვათ F-ის ნაცვლად Td და dx-ის ნაცვლად dA. ახლა განახლებული განტოლების დასაწერად გვაქვს დეფლექტირების ტორკი ტოლია
ახლა სტეიდიუმში ჩვენ გვაქვს კონტროლის ტორკი, რომელიც გამოსახულია განტოლებით Tc = K × A. დეფლექცია A შეიძლება ჩავწეროთ შემდეგნაირად
ამ განტოლებიდან შეგვიძლია დავიკვიროთ, რომ ინდიკატორის დეფლექცია პროპორციულია ზომის ვოლტაჟის კვადრატს, ამიტომ სკალა იქნება არაერთფერი. ახლა დავსახლდეთ კვადრანტულ ელექტრომეტრზე. ეს ინსტრუმენტი ზოგადად გამოიყენება 100V-დან 20 კილოვოლტამდე ვოლტაჟის ზომაში. კვადრანტულ ელექტრომეტრში დეფლექტირების ტორკი პროპორციულია დადებული ვოლტაჟის კვადრატს, ერთი სარგებელი არის, რომ ეს ინსტრუმენტი შეიძლება გამოიყენოს და დირექტი და ალტერნატიული ვოლტაჟის ზომაში. ელექტროსტატიკური ტიპის ინსტრუმენტების გამოყენების ერთ-ერთი სარგებელი როგორც ვოლტმეტრები არის ვოლტაჟის ზომის დიაპაზონის გაფართოება. ახლა განვიხილოთ ეს დიაპაზონის გაფართოების ორი გზა. ჩვენ ერთი მეორის შემდეგ განვიხილავთ ისინი.
(a) რეზისტორული პოტენციალური დივიზორების გამოყენებით: ქვემოთ მოცემულია ამ კონფიგურაციის სქემა.
ვოლტაჟი, რომელიც გვინდა გავზომოთ, გადახარჯულია სრული რეზისტორის r ზე და ელექტროსტატიკური კაპაციტორი დაკავშირებულია სრული რეზისტორის ნაწილზე, რომელიც ნიშნულია როგორც r. ახლა დავუშვათ, რომ დადებული ვოლტაჟი არის DC, მაშინ ჩვენ უნდა დავუშვათ, რომ დაკავშირებული კაპაციტორი არის უსასრულო დახრილობის რეზისტორი. ამ შემთხვევაში გამრავლების ფაქტორი არის რეზისტორების r/R შეფარდება. ამ სქემის AC მოქმედება ასევე მარტივად შეგვიძლია განვალაგოთ, კვლავ AC მოქმედების შემთხვევაში გამრავლების ფაქტორი ტოლია r/R.
(b) კაპაციტორული მრავლების ტექნიკის გამოყენებით: ვოლტაჟის ზომის დიაპაზონის გაფართოება შეგვიძლია გავაკეთოთ კაპაციტორების სერიის დასაწყებად, როგორც ნაჩვენებია მოცემულ სქემაში.
დავწეროთ გამრავლების ფაქტორის განტოლება სქემის დიაგრამის 1-ისთვის. დავუშვათ, რომ ვოლტმეტრის კაპაციტორი C1 და სერიის კაპაციტორი C2 არის ნაჩვენები მოცემულ სქემაში. ახლა ეს კაპაციტორების სერიის კომბინაცია ტოლია
რომელიც არის სისტემის სრული კაპაციტორი. ახლა ვოლტმეტრის იმპედანსი
