Công cụ tĩnh điện

Định nghĩa

Thiết bị tĩnh điện là thiết bị hoạt động dựa trên nguyên lý hấp dẫn hoặc đẩy lùi giữa các điện cực mang điện tích. Nói cách khác, đó là thiết bị sử dụng trường điện tĩnh để tạo ra lực xoắn lệch. Thiết bị tĩnh điện được sử dụng để đo cả điện áp cao và thấp, cũng như công suất trong mạch nhất định.

Nguyên lý hoạt động

Thiết bị tĩnh điện hoạt động dựa trên nguyên lý tương tác cơ học giữa các điện cực có điện tích trái dấu. Lượng cần đo bằng thiết bị tĩnh điện được chuyển đổi thành điện áp AC hoặc DC.

Các phương pháp chế tạo

Có hai phương pháp chế tạo thiết bị tĩnh điện:

• Loại lưu trữ dạng tấm: Trong loại này, điện tích được lưu trữ giữa các tấm. Thiết bị tĩnh điện có hai tấm với cực tính ngược nhau, và có một lực hấp dẫn giữa chúng. Do lực hấp dẫn này, tấm di chuyển sẽ di chuyển về phía tấm cố định để lưu trữ năng lượng tĩnh điện tối đa.

• Tương tác dạng tấm quay: Trong các thiết bị này, lực hấp dẫn hoặc đẩy lùi xảy ra giữa các tấm quay.

Thiết bị tĩnh điện dạng tuyến tính

Hình dưới đây mô tả một thiết bị tĩnh điện dạng tuyến tính. Tấm A có điện tích dương, trong khi tấm B có điện tích âm. Các tấm có điện tích dương cố định, và các tấm có điện tích âm di chuyển được. Một lò xo được kết nối với các tấm có điện tích âm để kiểm soát sự di chuyển của chúng.

Khi điện áp được áp dụng lên các tấm, một lực hấp dẫn được tạo ra giữa chúng. Tấm B cố gắng di chuyển về phía tấm A cho đến khi lực này đạt giá trị tối đa. Ở đây, C đại diện cho điện dung (trong farad) giữa các tấm, và một biểu thức có thể được rút ra để mô tả tổng năng lượng được lưu trữ giữa các tấm.

Thiết bị tĩnh điện dạng quay

Loại thiết bị này được trang bị các tấm quay. Khi các tấm quay di chuyển, lực hấp dẫn hoặc đẩy lùi giữa chúng xuất hiện.

Ưu điểm của thiết bị tĩnh điện

• Đo điện áp đa năng: Thiết bị tĩnh điện có khả năng đo cả điện áp AC và DC.

• Tiêu thụ điện năng thấp: Chúng tiêu thụ một lượng điện năng rất nhỏ.

• Đo điện áp cao: Những thiết bị này có thể được sử dụng để đo điện áp có giá trị cao.

• Chuyển dịch góc trong loại quay: Trong thiết bị tĩnh điện dạng quay, thay vì chuyển dịch tuyến tính, chuyển dịch góc xảy ra giữa các tấm cố định và di chuyển.

• Lỗi dạng sóng và tần số thấp: Thiết bị có lỗi dạng sóng và tần số thấp.

• Miễn nhiễm với từ trường lạc: Không có lỗi do từ trường lạc.

• Thiết kế cho điện áp cao: Nó được thiết kế để xử lý điện áp lớn.

Nhược điểm của thiết bị tĩnh điện

• Thước đo không đồng đều: Thiết bị sử dụng thước đo không đồng đều.

• Lực có độ lớn nhỏ: Các lực liên quan trong thiết bị có độ lớn rất nhỏ.

• Chi phí cao: So với các thiết bị khác, nó khá đắt đỏ.

• Kích thước lớn: Kích thước của thiết bị tương đối lớn.