Elektrostatisches Instrument

Definition

Ein elektrostatisches Messgerät ist ein Gerät, dessen Funktion auf dem Prinzip der Anziehung oder Abstoßung zwischen Elektroden mit elektrischen Ladungen basiert. Mit anderen Worten, es ist ein Instrument, das das statische elektrische Feld nutzt, um das ablenkende Drehmoment zu erzeugen. Elektrostatische Instrumente werden sowohl für die Messung von hohen und niedrigen Spannungen als auch für die Leistung in einem bestimmten Schaltkreis eingesetzt.

Funktionsprinzip

Das elektrostatische Messgerät arbeitet nach dem Prinzip der mechanischen Wechselwirkung zwischen Elektroden mit entgegengesetzten elektrischen Ladungen. Die zu messende Größe wird im elektrostatischen Instrument in eine Wechsel- oder Gleichspannung umgewandelt.

Konstruktionsmethoden

Es gibt zwei Konstruktionsmethoden für elektrostatische Instrumente:

• Plattenartige Speicherung: Bei dieser Art wird die Ladung zwischen Platten gespeichert. Das elektrostatische Instrument hat zwei Platten mit entgegengesetzten Polen, und es besteht eine anziehende Kraft zwischen ihnen. Aufgrund dieser Anziehungskraft bewegt sich die bewegliche Platte in Richtung der festen Platte, um die maximale elektrostatische Energie zu speichern.

• Rotierende Plattenspannung: In diesen Instrumenten treten Kräfte der Anziehung oder Abstoßung zwischen den rotierenden Platten auf.

Lineares elektrostatisches Instrument

Die folgende Abbildung zeigt ein lineares elektrostatisches Instrument. Die Platte A erhält eine positive Ladung, während die Platte B negativ geladen wird. Die positiv geladenen Platten sind fest, und die negativ geladenen Platten sind beweglich. Eine Feder ist an den negativ geladenen Platten angebracht, um ihre Bewegung zu steuern.

Wenn Spannung auf die Platten angelegt wird, wird eine anziehende Kraft zwischen ihnen induziert. Die Platte B versucht, sich in Richtung der Platte A zu bewegen, bis diese Kraft ihren maximalen Wert erreicht. Hier stellt C die Kapazität (in Farad) zwischen den Platten dar, und es kann ein Ausdruck hergeleitet werden, der die gesamte gespeicherte Energie zwischen den Platten beschreibt.

Rotierendes elektrostatisches Instrument

Dieses Instrument ist mit rotierenden Platten ausgestattet. Während die rotierenden Platten sich bewegen, treten Kräfte der Anziehung oder Abstoßung zwischen ihnen auf.

Vorteile des elektrostatischen Instruments

• Vielseitige Spannungsmessung: Elektrostatische Instrumente können sowohl Wechsel- als auch Gleichspannungen messen.

• Niedriger Energieverbrauch: Sie verbrauchen eine extrem geringe Menge an Energie.

• Messung hoher Spannungen: Diese Instrumente können zur Messung von hohen Spannungen verwendet werden.

• Winkelverschiebung im rotierenden Typ: Im rotierenden elektrostatischen Instrument tritt statt einer linearen Verschiebung eine Winkelverschiebung zwischen den festen und beweglichen Platten auf.

• Geringer Wellenform- und Frequenzfehler: Das Instrument hat einen geringen Wellenform- und Frequenzfehler.

• Unempfindlichkeit gegenüber Streufeldern: Es tritt kein Fehler durch Streufelder auf.

• Hochspannungsdesign: Es ist so konstruiert, dass es große Spannungen handhaben kann.

Nachteile des elektrostatischen Instruments

• Ungleichmäßige Skala: Das Instrument verwendet eine ungleichmäßige Skala.

• Kleine Kräfte: Die im Instrument beteiligten Kräfte haben sehr kleine Größenordnungen.

• Hohe Kosten: Im Vergleich zu anderen Instrumenten ist es recht teuer.

• Große Größe: Die Größe des Instruments ist relativ groß.