In quali modo differiscono i principi di funzionamento di un voltmetro e di un elettrometro
Voltmetro e elettroscopio, sebbene siano entrambi strumenti utilizzati per misurare grandezze elettriche, presentano differenze significative nei loro principi di funzionamento e nell'uso.
Il principio di funzionamento del voltmetro
Il voltmetro è principalmente utilizzato per misurare la differenza di potenziale (tensione) tra due punti in un circuito. Il suo principio di funzionamento si basa sull'induzione elettromagnetica e sull'effetto della corrente. I voltmetri comuni includono il voltmetro magnetoelettrico e il voltmetro digitale.
Voltmetro magnetoelettrico: questo tipo di voltmetro misura indirettamente la tensione misurando la corrente. Quando la corrente scorre nella bobina del voltmetro, genera una coppia nel campo magnetico, causando la deviazione del puntatore. L'angolo di deviazione è direttamente proporzionale alla corrente, e poiché la corrente è anche direttamente proporzionale alla tensione, l'angolo di deviazione del puntatore riflette la magnitudine della tensione.
Voltmetro digitale: questo tipo di voltmetro misura la tensione convertendo i segnali analogici in segnali digitali. Sono comunemente utilizzati convertitori analogico-digitali (ADC) per convertire i segnali di tensione in forma digitale, che vengono poi visualizzati su uno schermo.
Il principio di funzionamento dell'elettroscopio
Un elettroscopio (noto anche come metro di differenza di potenziale o elettroscopio a lancetta) è uno strumento utilizzato per misurare la differenza di potenziale, ma opera in modo diverso da un voltmetro. Il principio di funzionamento dell'elettroscopio si basa sull'induzione elettrostatica e sull'interazione delle cariche.
Induzione elettrostatica: la sfera metallica e la bacchetta metallica dell'elettroscopio formano un condensatore. Quando un oggetto carico viene portato vicino all'elettroscopio, le cariche sono indotte sulla sfera metallica e sulla bacchetta, causando la deviazione dell'ago.
Interazione delle cariche: la deviazione del puntatore in un elettroscopio è dovuta alla repulsione reciproca delle cariche dello stesso segno. Quando un oggetto carico viene portato vicino, la carica indotta causa la deviazione del puntatore, e l'angolo di deviazione è direttamente proporzionale alla differenza di potenziale.
Differenze principali
Metodo di misurazione:
Il voltmetro misura indirettamente la tensione misurando la corrente.
Il metro elettrostatico misura la differenza di potenziale direttamente attraverso l'induzione elettrostatica e l'interazione delle cariche.
Struttura e progettazione:
I voltmetri sono solitamente costituiti da una bobina e un campo magnetico, generando una coppia attraverso il flusso di corrente.
L'elettroscopio, d'altra parte, è composto da una sfera metallica e una bacchetta metallica, che generano carica attraverso l'induzione elettrostatica, causando la deviazione dell'ago.
Scenari di applicazione:
I voltmetri sono adatti per misurare le tensioni nei circuiti, specialmente nei circuiti dinamici.
I metri elettrostatici sono adatti per misurare i campi elettrici statici e sono spesso utilizzati per dimostrare fenomeni elettrostatici e misurare differenze di potenziale.
In sintesi, ci sono differenze significative nei principi di funzionamento, nelle strutture di progettazione e negli scenari di applicazione dei voltmetri e degli elettroscopi. I voltmetri misurano la tensione misurando la corrente, mentre gli elettroscopi misurano la differenza di potenziale attraverso l'induzione elettrostatica e l'interazione delle cariche.
