Hoe verschillen de werking principes van een volt meter en een elektrometer?
Voltmeter en electroscope, hoewel beide instrumenten worden gebruikt om elektrische grootheden te meten, hebben aanzienlijke verschillen in hun werking en toepassingen.
Het werkingsprincipe van de voltmeter
Een voltmeter wordt voornamelijk gebruikt om het potentiaalverschil (spanning) tussen twee punten in een schakeling te meten. Het werkingsprincipe is gebaseerd op elektromagnetische inductie en het effect van stroom. Gewone voltmeters zijn magnetoelektrische voltmeters en digitale voltmeters.
Magnetoelektrische Voltmeter: Deze soort voltmeter meet spanning indirect door stroom te meten. Wanneer stroom door de spoel van de voltmeter stroomt, genereert dit een koppel in het magnetisch veld, waardoor de wijzer afwijkt. De hoek van afwijking is recht evenredig met de stroom, en aangezien de stroom ook recht evenredig is met de spanning, weerspiegelt de afwijking van de wijzer de grootte van de spanning.
Digitale Voltmeter: Deze soort voltmeter meet spanning door analoge signalen om te zetten in digitale signalen. Analog-to-digital converters (ADC's) worden vaak gebruikt om spanningssignalen om te zetten in digitale vorm, die vervolgens op een scherm worden getoond.
Het werkingsprincipe van de electroscope
Een statische meter (ook bekend als potentiaalverschilmeter of wijzerselectroscope) is een instrument dat wordt gebruikt om potentiaalverschillen te meten, maar het werkt anders dan een voltmeter. Het werkingsprincipe van een statische meter is gebaseerd op elektrostatische inductie en de interactie van ladingen.
Elektrostatische Inductie: De metalen bal en metalen staaf van de electroscope vormen een condensator. Wanneer een geladen object dichtbij de electroscope wordt gebracht, worden ladingen geïnduceerd op de metalen bal en staaf, waardoor de naald afwijkt.
Lading Interactie: De afwijking van de wijzer in een electroscope is het gevolg van de wederzijdse afstoting van gelijke ladingen. Wanneer een geladen object dichtbij wordt gebracht, veroorzaakt de geïnduceerde lading de afwijking van de wijzer, en de hoek van afwijking is recht evenredig met het potentiaalverschil.
Belangrijkste Verschillen
Meetmethode:
De voltmeter meet spanning indirect door stroom te meten.
De elektrostatische meter meet het potentiaalverschil direct door middel van elektrostatische inductie en ladinginteractie.
Structuur en Ontwerp:
Voltmeters bestaan meestal uit een spoel en een magnetisch veld, wat een koppel genereert door de stroom.
De electroscope daarentegen bestaat uit een metalen bal en metalen staaf, die lading genereren door elektrostatische inductie, waardoor de naald afwijkt.
Toepassingsscenario's:
Voltmeters zijn geschikt voor het meten van spanningen in schakelingen, vooral in dynamische schakelingen.
Elektrostatische meters zijn geschikt voor het meten van statische elektrische velden en worden vaak gebruikt om elektrostatische verschijnselen te demonstreren en potentiaalverschillen te meten.
Samengevat, er zijn aanzienlijke verschillen tussen het werkingsprincipe, de structuurontwerpen en de toepassingsscenario's van voltmeters en electroscopen. Voltmeters meten spanning door stroom te meten, terwijl electroscopen potentiaalverschillen meten door middel van elektrostatische inductie en ladinginteractie.
