Électromètre - qu'est-ce que c'est ? Il en existe de nombreux types différents, allant des rares outils mécaniques faits à la main aux appareils de précision. Les électromètres modernes et autres appareils de mesure sont assemblés à l'aide d'un tube à vide ou d'une technologie à semi-conducteurs. Ils peuvent être utilisés pour mesurer la tension et charger avec des courants de fuite très faibles, jusqu'à 1 femtoamp. L'électroscope est un appareil plus simple. Il fonctionne sur des principes similaires, mais ne montre que les valeurs de contrainte relatives. Que mesurent un électromètre et d'autres instruments ?
Historique de cet appareil
Le tout premier mètre de potentiel peut être appelé "Early square" ou simplement "Square". Bien que le terme se réfère finalement à la version Kelvin, il a d'abord été utilisé pour décrire un appareil plus simple. Que mesure un électromètre et en quoi consiste-t-il ?
Il est fabriqué à partir d'un tronc d'arbre droit auquel est attaché un demi-cercle en ivoire. Une boule de liège légère est suspendue au centre sur une charnière. Lorsque l'instrumentposée sur un corps chargé, la tige participe et repousse la boule de liège. La quantité de répulsion peut être lue à partir d'un demi-cercle gradué, bien que l'angle mesuré ne soit pas directement proportionnel à la charge. Les premiers inventeurs comprenaient William Henley et Horace-Benedict de Saussure.
Et qui fut le "pionnier" des électroscopes ?
Et l'électroscope et l'électromètre - qu'est-ce que c'est et lequel était le meilleur ? Le tout premier électroscope à feuille d'or était de loin le tout premier. Un tel appareil peut être trouvé dans le monde réel lors de certaines conférences scientifiques, mais en général, il a été remplacé partout par une version plus avancée technologiquement. Contrairement à l'électromètre, il jouait plus souvent le rôle de capteur que d'instrument de mesure.
L'instrument lui-même se compose de deux fines feuilles de feuille d'or suspendues à une électrode. Lorsqu'il est chargé par induction ou par contact, les feuilles acquièrent les mêmes charges électriques et se repoussent grâce à la force de Coulomb. Leur séparation est un indicateur direct de l'énergie nette accumulée. Des morceaux de papier d'aluminium peuvent être collés sur le verre à l'opposé des feuilles afin que lorsque les feuilles sont complètement écartées, elles puissent tomber dans le sol. Les pétales peuvent être enfermés dans une "enveloppe" en verre pour les protéger des courants d'air. Pour minimiser les fuites de charge, cette enveloppe est isolée. Une autre cause de fuite est le rayonnement ionisant, c'est pourquoi l'électromètre doit être entouré d'un blindage en plomb pour l'empêcher.
L'instrument a été développé au 18ème siècle par plusieurschercheurs dont Abraham Bennett et Alessandro Volta.
Modèles de Peltier et Bonenberger
L'appareil de mesure de Bonenberg consiste en une seule feuille d'or suspendue verticalement entre une anode et une cathode à pile sèche. Toute charge transmise à la feuille d'or la fait se déplacer vers un pôle ou l'autre. Que mesure l'électromètre de Bonenberg ? Le signe de la particule chargée, ainsi que sa valeur approximative.
L'électromètre Peltier utilise une forme de boussole magnétique pour mesurer la déviation en équilibrant la force statique avec une aiguille magnétique.
Appareils modernes
L'électromètre moderne est un voltmètre très sensible dont l'impédance d'entrée est si grande que le courant qui y circule peut être considéré comme nul pour la plupart des applications quotidiennes.
Que mesure un électromètre et quelle est sa résistance ? La valeur réelle de la résistance d'entrée des appareils modernes est d'environ 1014 ohms, contre 1010 ohms pour les nanovoltmètres. En raison de l'impédance d'entrée extrêmement élevée, des considérations de conception spéciales doivent être appliquées pour éviter les fuites de courant.
Parmi d'autres utilisations, les électromètres sont utilisés dans les expériences de physique nucléaire car ils sont capables de mesurer les minuscules charges laissées dans la matière lors du passage des rayonnements ionisants. L'application la plus courante des appareils modernes est la mesure du rayonnement à l'aide de chambres d'ionisation dans des instruments tels que des compteurs. Geiger.
Électromètre à soupape
Les versions à valve utilisent un tube à vide spécialisé avec un gain et une impédance d'entrée très élevés. Le courant d'entrée peut circuler dans la grille d'impédance et la tension ainsi générée est fortement amplifiée dans le circuit d'anode (plaque). Les vannes conçues pour être utilisées avec des électromètres ont des courants de fuite de seulement quelques femtoampères (10-15 ampères). Ces vannes doivent être manipulées avec des mains gantées, car les sels restant sur l'enveloppe de verre peuvent créer des chemins de fuite pour ces minuscules courants.
Dans un circuit spécialisé appelé "triode inversée", les rôles de l'anode et de la grille sont inversés. Cela place l'élément de commande aussi loin que possible de la région de charge d'espace entourant le filament, minimisant le nombre d'électrons collectés par le circuit de commande et minimisant ainsi le courant d'entrée.
Les électromètres les plus avancés
La plupart des instruments de mesure modernes consistent en un amplificateur à semi-conducteurs utilisant un ou plusieurs FET, des connexions pour connecter des appareils de mesure externes et généralement une connexion. Pour un électromètre à semi-conducteurs, la photo est montrée ci-dessus.
L'amplificateur amplifie un petit courant pour faciliter sa mesure. Les connexions externes sont généralement de conception coaxiale ou triaxiale et permettent l'installation de diodes ou de chambres d'ionisation pour mesurer les rayonnements ionisants. Les connexions à un écran ou à un équipement d'enregistrement de données permettent à l'utilisateur de visualiser des données ou d'enregistrer des données pour une analyse ultérieure.
Les électromètres conçus pour être utilisés avec des chambres d'ionisation peuvent inclure une alimentation haute tension qui est également utilisée pour polariser la chambre d'ionisation.
