Elektrisk statisk instrument

Definition

Et elektrostatiske instrument er en enhed, hvis funktion er baseret på princippet om tiltrækning eller afstødning mellem elektroder, der bærer elektriske ladninger. Med andre ord er det et instrument, der anvender den statiske elektriske felt for at generere drejningsmomentet. Elektrostatiske instrumenter bruges til at måle både høje og lave spændinger samt effekten i en given kredsløb.

Arbejdsgang

Elektrostatiske instrumenter fungerer på princippet om mekanisk interaktion mellem elektroder med modsatladte elektriske ladninger. Den størrelse, der skal måles med elektrostatiske instrumenter, omdannes til enten AC- eller DC-spænding.

Konstruktionsmetoder

Der findes to konstruktionsmetoder for elektrostatiske instrumenter:

• Plade - type lagring: I denne type lagres ladningen mellem plader. Elektrostatiske instrumenter har to plader med modsatte polariteter, og der findes en tiltrækningskraft mellem dem. Pga. denne tiltrækningskraft bevæger den flytbare plade sig mod den faste plade for at lagre den maksimale elektrostatiske energi.

• Roterende - plade interaktion: I disse instrumenter opstår kræfter af enten tiltrækning eller afstødning mellem de roterende plader.

Lineært elektrostatiske instrument

Figuren nedenfor viser et lineært elektrostatisk instrument. Plade A får en positiv ladning, mens plade B bliver negativt ladet. De positivt ladede plader er fastgjorte, og de negativt ladede plader er flytbare. En fjeder er forbundet til de negativt ladede plader for at kontrollere deres bevægelse.

Når spænding anvendes på pladerne, induceres en tiltrækningskraft mellem dem. Plade B forsøger at bevæge sig mod plade A, indtil denne kraft når sin maksimale værdi. Her repræsenterer C kapacitancen (i farad) mellem pladerne, og der kan udledes en formel, der beskriver den samlede lagrede energi mellem pladerne.

Roterende elektrostatiske instrument

Dette slags instrument er udstyret med roterende plader. Når de roterende plader bevæger sig, kommer kræfter af enten tiltrækning eller afstødning i spil mellem dem.

Fordele ved elektrostatiske instrumenter

• Versatil spændingsmåling: Elektrostatiske instrumenter er i stand til at måle både AC- og DC-spændinger.

• Lav strømforsyning: De forbruger en ekstremt lille mængde strøm.

• Måling af høj spænding: Disse instrumenter kan bruges til at måle høje spændinger.

• Vinkelforskydning i roterende type: I det roterende elektrostatiske instrument finder der istedet for lineær forskydning vinkelforskydning sted mellem de faste og flytbare plader.

• Minimal bølgeform- og frekvensfejl: Instrumentet har en lav bølgeform- og frekvensfejl.

• Immun mod vilde magnetiske felter: Der opstår ingen fejl som følge af vilde magnetiske felter.

• Højspændingsdesign: Det er designet til at håndtere store spændinger.

Ulemper ved elektrostatiske instrumenter

• Ikke-uniform skala: Instrumentet bruger en ikke-uniform skala.

• Små kræfter: Kræfterne involveret i instrumentet er af meget lille størrelse.

• Høj pris: I forhold til andre instrumenter er det ret dyrt.

• Størrelse: Størrelsen på instrumentet er relativt stor.