Eletrômetro - o que é isso? Existem muitos tipos diferentes, desde ferramentas mecânicas artesanais raras até dispositivos de precisão. Eletrômetros modernos e outros dispositivos de medição são montados usando tubo de vácuo ou tecnologia de estado sólido. Eles podem ser usados para medir tensão e carregar com correntes de fuga muito baixas, até 1 femtoamp. O eletroscópio é um dispositivo mais simples. Ele funciona com princípios semelhantes, mas mostra apenas os valores de tensão relativa. O que um eletrômetro e outros instrumentos medem?
Histórico deste dispositivo
O primeiro medidor de potencial pode ser chamado de "Quadrado inicial" ou simplesmente "Quadrado". Embora o termo em última análise se referisse à versão Kelvin, ele foi usado pela primeira vez para descrever um dispositivo mais simples. O que mede um eletrômetro e em que consiste?
É feito de um tronco de árvore ereto ao qual está preso um semicírculo de marfim. Uma bola de cortiça leve está pendurada no centro em uma dobradiça. Quando o instrumentocolocada sobre um corpo carregado, a haste participa e repele a bola de cortiça. A quantidade de repulsão pode ser lida a partir de um semicírculo graduado, embora o ângulo medido não seja diretamente proporcional à carga. Os primeiros inventores incluíram William Henley e Horace-Benedict de Saussure.
E quem foi o "pioneiro" dos eletroscópios?
E o eletroscópio e o eletrômetro - o que é e qual foi melhor? O primeiro eletroscópio de folha de ouro foi de longe o primeiro. Tal dispositivo pode ser encontrado no mundo real em algumas conferências científicas, mas em geral foi substituído por uma versão tecnologicamente mais avançada em todos os lugares. Ao contrário do eletrômetro, ele desempenhava mais frequentemente o papel de um sensor do que um instrumento de medição.
O instrumento em si consiste em duas finas folhas de folha de ouro suspensas de um eletrodo. Quando é carregado por indução ou contato, as folhas adquirem as mesmas cargas elétricas e se repelem devido à força de Coulomb. Sua separação é um indicador direto da energia líquida acumulada. Pedaços de papel alumínio podem ser colados no vidro oposto às folhas para que, quando as folhas estiverem completamente separadas, elas possam cair no chão. As pétalas podem ser colocadas em um "envelope" de vidro para protegê-las de correntes de ar. Para minimizar o vazamento de carga, este envelope é isolado. Outra causa de vazamento é a radiação ionizante, portanto, o eletrômetro deve ser cercado por uma blindagem de chumbo para evitar isso.
O instrumento foi desenvolvido no século XVIII por váriospesquisadores, incluindo Abraham Bennett e Alessandro Volta.
Modelos de Peltier e Bonenberger
O dispositivo de medição Bonenberg consiste em uma única folha de ouro suspensa verticalmente entre um ânodo e um cátodo de pilha seca. Qualquer carga transmitida à folha de ouro faz com que ela se mova em direção a um pólo ou outro. O que o eletrômetro de Bonenberg mede? O sinal da partícula carregada, bem como seu valor aproximado.
O eletrômetro Peltier usa uma forma de bússola magnética para medir a deflexão equilibrando a força estática com uma agulha magnética.
Dispositivos modernos
O eletrômetro moderno é um voltímetro altamente sensível cuja impedância de entrada é tão grande que a corrente que flui para ele pode ser considerada zero para a maioria das aplicações cotidianas.
O que mede um eletrômetro e qual é sua resistência? O valor real da resistência de entrada para dispositivos modernos é de cerca de 1014 ohms, comparado a 1010 ohms para nanovoltímetros. Devido à impedância de entrada extremamente alta, considerações especiais de projeto devem ser aplicadas para evitar fugas de corrente.
Entre outros usos, os eletrômetros são usados em experimentos de física nuclear porque são capazes de medir as pequenas cargas deixadas na matéria quando a radiação ionizante passa. A aplicação mais comum dos dispositivos modernos é a medição de radiação usando câmaras de ionização em instrumentos como contadores. Geiger.
Eletrômetro de válvula
As versões de válvulas usam um tubo de vácuo especializado com ganho e impedância de entrada muito altos. A corrente de entrada pode fluir para a grade de impedância e a tensão assim gerada é muito amplificada no circuito do ânodo (placa). As válvulas projetadas para uso com eletrômetros têm correntes de fuga de apenas alguns femtoamps (10-15 amperes). Essas válvulas devem ser manuseadas com as mãos enluvadas, pois os sais que permanecem no invólucro de vidro podem criar caminhos de vazamento para essas pequenas correntes.
Em um circuito especializado chamado "triodo invertido", os papéis do ânodo e da grade são invertidos. Isso coloca o elemento de controle o mais longe possível da região de carga espacial ao redor do filamento, minimizando o número de elétrons coletados pelo circuito de controle e, assim, minimizando a corrente de entrada.
Os eletrômetros mais avançados
Os instrumentos de medição mais modernos consistem em um amplificador de estado sólido usando um ou mais FETs, conexões para conectar dispositivos de medição externos e geralmente uma conexão. Para um eletrômetro de estado sólido, a foto é mostrada acima.
O amplificador amplifica uma pequena corrente para facilitar a medição. As conexões externas são geralmente coaxiais ou triaxiais e permitem a instalação de diodos ou câmaras de ionização para medir a radiação ionizante. As conexões com um monitor ou equipamento de registro de dados permitem que o usuário visualize dados ou registre dados para análise posterior.
Eletrômetros projetados para uso com câmaras de ionização podem incluir uma fonte de alimentação de alta tensão que também é usada para polarizar a câmara de ionização.
