Πώς διαφέρουν τα λειτουργικά πρίγκιπια ενός βολτμέτρου και ενός ηλεκτρομέτρου;
Βολτμέτρης και ηλεκτροσκόπιο, παρόλο που είναι και τα δύο όργανα που χρησιμοποιούνται για τη μέτρηση ηλεκτρικών μεγεθών, έχουν σημαντικές διαφορές στους μηχανισμούς λειτουργίας και τις εφαρμογές τους.
Ο μηχανισμός λειτουργίας του βολτμέτρου
Ο βολτμέτρης χρησιμοποιείται κυρίως για τη μέτρηση της διαφοράς δυναμικού (τάση) μεταξύ δύο σημείων σε έναν κύκλωμα. Ο μηχανισμός λειτουργίας του βασίζεται στην ηλεκτρομαγνητική επαγωγή και την επίδραση του ρεύματος. Συνηθισμένα βολτμέτρια περιλαμβάνουν το μαγνητοηλεκτρικό βολτμέτριο και το ψηφιακό βολτμέτριο.
Μαγνητοηλεκτρικό βολτμέτριο: Αυτό το είδος βολτμέτριου μετρά έμμεσα την τάση μέσω της μέτρησης του ρεύματος. Όταν το ρεύμα διαρρέει το κύκλωμα του βολτμέτρου, δημιουργεί έναν τροχοστρόφο στο μαγνητικό πεδίο, που προκαλεί την αποκλίνουσα κίνηση της δείκτριας. Η γωνία αποκλίνουσας κίνησης είναι ανάλογη με το ρεύμα, και αφού το ρεύμα είναι επίσης ανάλογο με την τάση, η γωνία αποκλίνουσας κίνησης της δείκτριας αντικατοπτρίζει τη μέγεθος της τάσης.
Ψηφιακό βολτμέτριο: Αυτό το είδος βολτμέτριου μετρά την τάση μετατρέποντας αναλογικά σήματα σε ψηφιακά. Συνήθως χρησιμοποιούνται αναλογικοί-ψηφιακοί μετατροπείς (ADCs) για τη μετατροπή των σημάτων τάσης σε ψηφιακή μορφή, η οποία εμφανίζεται σε οθόνη.
Ο μηχανισμός λειτουργίας του ηλεκτροσκοπίου
Ένα μέτρημα στατικής (επίσης γνωστό ως μέτρημα δυναμικού διαφοράς ή δείκτριο ηλεκτροσκοπίου) είναι ένα όργανο που χρησιμοποιείται για τη μέτρηση δυναμικού διαφοράς, αλλά λειτουργεί διαφορετικά από το βολτμέτριο. Ο μηχανισμός λειτουργίας του μέτρηματος στατικής βασίζεται στην ηλεκτροστατική επαγωγή και την αλληλεπίδραση των φορτίων.
Ηλεκτροστατική επαγωγή: Το μεταλλικό σφαιρί και το μεταλλικό ράβδος του ηλεκτροσκοπίου σχηματίζουν ένα καταναλωτή. Όταν ένα φορτισμένο αντικείμενο φέρεται κοντά στο ηλεκτροσκόπιο, φορτία επαναφέρονται στο μεταλλικό σφαιρί και ράβδο, προκαλώντας την αποκλίνουσα κίνηση της δείκτριας.
Αλληλεπίδραση φορτίων: Η αποκλίνουσα κίνηση της δείκτριας σε ένα ηλεκτροσκόπιο οφείλεται στην αμοιβαία απώπηση των ομοιοφορτίων. Όταν ένα φορτισμένο αντικείμενο φέρεται κοντά, το επαναφερόμενο φορτίο προκαλεί την αποκλίνουσα κίνηση της δείκτριας, και η γωνία αποκλίνουσας κίνησης είναι ανάλογη με τη δυναμική διαφορά.
Κύριες Διαφορές
Μέθοδος μέτρησης:
Το βολτμέτριο μετρά έμμεσα την τάση μέσω της μέτρησης του ρεύματος.
Το ηλεκτροστατικό μέτρημα μετρά τη δυναμική διαφορά άμεσα μέσω της ηλεκτροστατικής επαγωγής και της αλληλεπίδρασης των φορτίων.
Δομή και σχεδιασμός:
Τα βολτμέτρια συνήθως αποτελούνται από ένα κύκλωμα και ένα μαγνητικό πεδίο, δημιουργώντας τροχοστρόφο μέσω της ροής του ρεύματος.
Αντίθετα, το ηλεκτροσκόπιο αποτελείται από ένα μεταλλικό σφαιρί και ένα μεταλλικό ράβδο, που παράγουν φορτία μέσω της ηλεκτροστατικής επαγωγής, προκαλώντας την αποκλίνουσα κίνηση της δείκτριας.
Εφαρμογές:
Τα βολτμέτρια είναι κατάλληλα για τη μέτρηση τάσεων σε κύκλωμα, ειδικά σε δυναμικά κύκλωμα.
Τα ηλεκτροστατικά μέτρηματα είναι κατάλληλα για τη μέτρηση στατικών ηλεκτρικών πεδίων και συχνά χρησιμοποιούνται για να δείξουν ηλεκτροστατικά φαινόμενα και να μετρήσουν δυναμικές διαφορές.
Συνοψίζοντας, υπάρχουν σημαντικές διαφορές μεταξύ των μηχανισμών λειτουργίας, των δομικών σχεδιασμών και των εφαρμογών των βολτμέτρων και των ηλεκτροσκοπίων. Τα βολτμέτρια μετρούν την τάση μέσω της μέτρησης του ρεύματος, ενώ τα ηλεκτροσκόπια μετρούν τη δυναμική διαφορά μέσω της ηλεκτροστατικής επαγωγής και της αλληλεπίδρασης των φορτίων.
