Jak różnią się zasady działania woltomierza i elektromierza?
Woltomierz i elektroskop, choć są to instrumenty do pomiaru wielkości elektrycznych, mają znaczące różnice w zasadach działania i zastosowaniach.
Zasada działania woltomierza
Woltomierz służy głównie do pomiaru różnicy potencjałów (napięcia) między dwoma punktami w obwodzie. Jego zasada działania opiera się na indukcji elektromagnetycznej i efekcie prądu. Wśród powszechnie stosowanych woltomierzy można wymienić woltomierz magneto-elektryczny i cyfrowy woltomierz.
Woltomierz magneto-elektryczny: Ten typ woltomierza mierzy napięcie pośrednio poprzez pomiar prądu. Gdy prąd przepływa przez cewkę woltomierza, powstaje moment skręcający w polu magnetycznym, co powoduje odchylenie wskazówki. Kąt odchylenia jest proporcjonalny do prądu, a ponieważ prąd jest również proporcjonalny do napięcia, kąt odchylenia wskazówki odzwierciedla wielkość napięcia.
Cyfrowy woltomierz: Ten typ woltomierza mierzy napięcie poprzez konwersję sygnałów analogowych na sygnały cyfrowe. Powszechnie stosowane są konwertery analogowo-cyfrowe (ADC), które przekształcają sygnały napięciowe w formę cyfrową, która następnie jest wyświetlana na ekranie.
Zasada działania elektroskopu
Elektroskop (znany również jako miernik potencjału lub wskaźnikowy elektroskop) to instrument służący do pomiaru różnicy potencjałów, ale działa inaczej niż woltomierz. Zasada działania elektroskopu opiera się na indukcji elektrostatycznej i interakcji ładunków.
Indukcja elektrostatyczna: Kula metalowa i metalowa rurka elektroskopu tworzą kondensator. Gdy naładowany obiekt zostanie przybliżony do elektroskopu, ładunki są indukowane na kuli metalowej i rurce, co powoduje odchylenie igły.
Interakcja ładunków: Odchylenie wskazówki w elektroskopie wynika z wzajemnego odepchnięcia ładunków tego samego rodzaju. Gdy naładowany obiekt jest przybliżany, indukowany ładunek powoduje odchylenie wskazówki, a kąt odchylenia jest proporcjonalny do różnicy potencjałów.
Główne różnice
Metoda pomiaru:
Woltomierz mierzy napięcie pośrednio poprzez pomiar prądu.
Elektroskop mierzy różnicę potencjałów bezpośrednio poprzez indukcję elektrostatyczną i interakcję ładunków.
Konstrukcja i projekt:
Woltomierze zazwyczaj składają się z cewki i pola magnetycznego, generując moment skręcający poprzez przepływ prądu.
Elektroskop natomiast składa się z metalowej kuli i metalowej rurki, które generują ładunek poprzez indukcję elektrostatyczną, powodując odchylenie igły.
Scenariusze zastosowania:
Woltomierze są odpowiednie do pomiaru napięć w obwodach, zwłaszcza w dynamicznych obwodach.
Elektroskopy są odpowiednie do pomiaru statycznych pól elektrycznych i często są używane do demonstracji zjawisk elektrostatycznych oraz pomiaru różnic potencjałów.
Podsumowując, istnieją znaczące różnice między zasadami działania, konstrukcjami i scenariuszami zastosowania woltomierzy i elektroskopów. Woltomierze mierzą napięcie poprzez pomiar prądu, podczas gdy elektroskopy mierzą różnicę potencjałów poprzez indukcję elektrostatyczną i interakcję ładunków.
