Instrument électrostatique

Définition

Un instrument électrostatique est un dispositif dont le fonctionnement est basé sur le principe d'attraction ou de répulsion entre des électrodes portant des charges électriques. Autrement dit, c'est un instrument qui utilise le champ électrique statique pour générer le couple de déviation. Les instruments électrostatiques sont utilisés pour mesurer à la fois les tensions élevées et basses, ainsi que la puissance dans un circuit donné.

Principe de fonctionnement

L'instrument électrostatique fonctionne selon le principe de l'interaction mécanique entre des électrodes avec des charges électriques opposées. La quantité à mesurer par l'instrument électrostatique est convertie en tension alternative (AC) ou continue (DC).

Méthodes de construction

Il existe deux méthodes de construction pour les instruments électrostatiques :

• Type à plaques : Dans ce type, la charge est stockée entre les plaques. L'instrument électrostatique a deux plaques avec des polarités opposées, et une force d'attraction existe entre elles. En raison de cette force d'attraction, la plaque mobile se déplace vers la plaque fixe pour stocker l'énergie électrostatique maximale.

• Interaction de type rotatif : Dans ces instruments, des forces d'attraction ou de répulsion se produisent entre les plaques rotatives.

Instrument électrostatique de type linéaire

La figure ci-dessous représente un instrument de type électrostatique linéaire. La plaque A acquiert une charge positive, tandis que la plaque B devient négativement chargée. Les plaques chargées positivement sont fixes, et les plaques chargées négativement sont mobiles. Un ressort est connecté aux plaques chargées négativement pour contrôler leur mouvement.

Lorsqu'une tension est appliquée aux plaques, une force d'attraction est induite entre elles. La plaque B tente de se déplacer vers la plaque A jusqu'à ce que cette force atteigne sa valeur maximale. Ici, C représente la capacité (en farads) entre les plaques, et on peut dériver une expression pour décrire l'énergie totale stockée entre les plaques.

Instrument électrostatique de type rotatif

Ce type d'instrument est équipé de plaques rotatives. À mesure que les plaques rotatives se déplacent, des forces d'attraction ou de répulsion entrent en jeu entre elles.

Avantages de l'instrument électrostatique

• Mesure polyvalente de la tension : Les instruments électrostatiques sont capables de mesurer à la fois les tensions alternatives (AC) et continues (DC).

• Consommation d'énergie faible : Ils consomment une quantité extrêmement faible d'énergie.

• Mesure de tensions élevées : Ces instruments peuvent être utilisés pour mesurer des tensions de haute valeur.

• Déplacement angulaire dans le type rotatif : Dans l'instrument électrostatique de type rotatif, au lieu d'un déplacement linéaire, un déplacement angulaire se produit entre les plaques fixes et mobiles.

• Erreur de forme d'onde et de fréquence minimale : L'instrument a une erreur de forme d'onde et de fréquence faible.

• Immunité aux champs magnétiques parasites : Il n'y a pas d'erreur causée par les champs magnétiques parasites.

• Conception pour tensions élevées : Il est conçu pour gérer de grandes tensions.

Inconvénients de l'instrument de type électrostatique

• Échelle non uniforme : L'instrument utilise une échelle non uniforme.

• Forces de petite magnitude : Les forces impliquées dans l'instrument sont de très petite magnitude.

• Coût élevé : Comparé à d'autres instruments, il est assez coûteux.

• Taille importante : La taille de l'instrument est relativement grande.