เครื่องมือไฟฟ้าสถิต

บทนิยาม

เครื่องมือไฟฟ้าสถิตคืออุปกรณ์ที่ทำงานโดยอาศัยหลักการดึงดูดหรือผลักของขั้วไฟฟ้าที่มีประจุไฟฟ้า กล่าวอีกนัยหนึ่งคือ เครื่องมือนี้ใช้สนามไฟฟ้าสถิตเพื่อก่อให้เกิดแรงบิด การวัดทั้งแรงดันไฟฟ้าสูงและต่ำ รวมถึงกำลังในวงจรใด ๆ สามารถทำได้โดยใช้เครื่องมือไฟฟ้าสถิต

หลักการทำงาน

เครื่องมือไฟฟ้าสถิตทำงานบนหลักการของการปฏิสัมพันธ์ทางกลระหว่างขั้วไฟฟ้าที่มีประจุไฟฟ้าตรงข้ามกัน ปริมาณที่ต้องการวัดโดยเครื่องมือไฟฟ้าสถิตจะถูกแปลงเป็นแรงดันไฟฟ้าสลับ (AC) หรือไฟฟ้ากระแสตรง (DC)

วิธีการสร้าง

มีวิธีการสร้างเครื่องมือไฟฟ้าสถิตสองแบบ:

• ประเภทแผ่น - สำหรับการเก็บประจุ: ในประเภทนี้ ประจุจะถูกเก็บระหว่างแผ่น ซึ่งเครื่องมือไฟฟ้าสถิตมีสองแผ่นที่มีขั้วตรงข้ามกัน และมีแรงดึงดูดระหว่างแผ่น เมื่อมีแรงดึงดูดนี้ แผ่นที่เคลื่อนไหวจะเคลื่อนไปหาแผ่นที่ตรึงอยู่เพื่อเก็บพลังงานไฟฟ้าสถิตสูงสุด

• ประเภทหมุน - สำหรับการปฏิสัมพันธ์: ในเครื่องมือนี้ แรงดึงดูดหรือแรงผลักเกิดขึ้นระหว่างแผ่นหมุน

เครื่องมือไฟฟ้าสถิตแบบเส้นตรง

รูปภาพด้านล่างแสดงเครื่องมือไฟฟ้าสถิตแบบเส้นตรง แผ่น A มีประจุบวก ในขณะที่แผ่น B มีประจุลบ แผ่นที่มีประจุบวกจะตรึงอยู่ ส่วนแผ่นที่มีประจุลบจะสามารถเคลื่อนไหวได้ คอยล์สปริงเชื่อมต่อกับแผ่นที่มีประจุลบเพื่อควบคุมการเคลื่อนไหว

เมื่อมีแรงดันไฟฟ้าเข้ามาที่แผ่น จะเกิดแรงดึงดูดระหว่างแผ่น แผ่น B จะพยายามเคลื่อนไปหาแผ่น A จนกว่าแรงดึงดูดจะมีค่าสูงสุด ที่นี่ C แทนความจุ (ในฟาราด) ระหว่างแผ่น และสามารถสร้างสมการเพื่ออธิบายพลังงานทั้งหมดที่เก็บระหว่างแผ่นได้

เครื่องมือไฟฟ้าสถิตแบบหมุน

เครื่องมือนี้มีแผ่นหมุน เมื่อแผ่นหมุนเคลื่อนที่ แรงดึงดูดหรือแรงผลักจะเกิดขึ้นระหว่างแผ่น

ข้อดีของเครื่องมือไฟฟ้าสถิต

• วัดแรงดันไฟฟ้าได้หลากหลาย: เครื่องมือไฟฟ้าสถิตสามารถวัดแรงดันไฟฟ้าสลับ (AC) และไฟฟ้ากระแสตรง (DC)

• ใช้พลังงานน้อย: เครื่องมือนี้ใช้พลังงานน้อยมาก

• วัดแรงดันไฟฟ้าสูง: เครื่องมือนี้สามารถวัดแรงดันไฟฟ้าที่มีค่าสูงได้

• การเลื่อนตำแหน่งมุมในประเภทหมุน: ในเครื่องมือไฟฟ้าสถิตแบบหมุน แทนที่จะมีการเลื่อนตำแหน่งเส้นตรง จะมีการเลื่อนตำแหน่งมุมระหว่างแผ่นตรึงและแผ่นที่เคลื่อนไหว

• ความผิดพลาดของคลื่นและความถี่น้อย: เครื่องมือนี้มีความผิดพลาดของคลื่นและความถี่น้อย

• ไม่ได้รับผลกระทบจากสนามแม่เหล็กแวดล้อม: ไม่มีความผิดพลาดที่เกิดจากสนามแม่เหล็กแวดล้อม

• ออกแบบสำหรับแรงดันไฟฟ้าสูง: เครื่องมือนี้ถูกออกแบบมาเพื่อรับแรงดันไฟฟ้าที่สูง

ข้อเสียของเครื่องมือไฟฟ้าสถิต

• มาตราส่วนไม่เท่ากัน: เครื่องมือนี้ใช้มาตราส่วนที่ไม่เท่ากัน

• แรงที่เกี่ยวข้องมีขนาดเล็ก: แรงที่เกี่ยวข้องในเครื่องมือนี้มีขนาดเล็กมาก

• ราคาสูง: เมื่อเทียบกับเครื่องมืออื่น ๆ แล้ว เครื่องมือนี้มีราคาสูง

• ขนาดใหญ่: ขนาดของเครื่องมือนี้ค่อนข้างใหญ่