Elektrometar
Elektrometar je merni instrument koji pokazuje prisustvo i količinu naelektrisanja nekog tela, tj. meri stepen naelektrisanosti tela. Postoje različite vrste elektrometra, od istorijskih elektroskopa sa baždarenom skalom pravljenih ručno, do elektronskih elektrometara visoke preciznosti.
Interesantno je da je elektrometar zapravo kondenzator sa skalom i zato je pomoću svakog elektrometra moguće meriti ne samo naelektrisanje, već i napon.
Naelektrisanje[uredi | uredi izvor]
Ustanovljeno je gledište da su sva tela u normalnom stanju električni neutralna, a da se ona mogu naelektrisati trenjem ili drugim postupkom, tako da se javlja jedna ili druga vrsta elektriciteta. Konvencionalno je usvojeno da elektricitet koji se dobije kad se staklena šipka protrlja svilenom tkaninom nazove pozitivan elektricitet, a negativnim elektricitetom suprotna vrsta. koja se dobije kad se štap od ebonita protrlja krznom. Pošto je utvrđeno da se neko neutralno telo može naelektrisati ako se dodirne telom koje je već naelektrisano, tj. da elektricitet može preleziti sa tela na telo, u početku razvoja nauke o elektricitetu smatralo se da je elektricitet neka vrsta fluida koja prelazi sa tela na telo. Pored ovih, ustanovljena je i činjenica da elektricitet prolazi kroz neka tela. Među njima na prvom mestu spadaju metali, dok je kod drugih tela prolaz elektriciteta neznatan. Tela poput metala su nazvana provodnici, a druga izolatori.[1]
Kada se pozitivno naelektrisana šipka prinese dovoljno blizu elektroskopa, dolazi do preraspodele naelektrisanja i listići elektroskopa, naelektrisani istoimenim naelektrisanjem, odbijaju se. Kada šipka dodirne elektroskop, elektroni sa kugle elektroskopa prelaze na šipku privučeni njenim viškom pozitivnih naelektrisanja, i neutrališu ga. Uklanjanjem šipke, elektroskop ima manjak elektrona, odnosno, pozitivno je naelektrisan. Kod naelektrisavanja dodirom, elektroni koji se nalaze uz površinu jednog materijala, prelaze na drugi.
Klasične vrste elektrometara[uredi | uredi izvor]
Klasični elektrometar se sastoji od metalnog kućišta prečnika oko 20 cm (kao na slici) koje je sa jedne strane zatvoreno staklom kako bi se sprečio ulaz prašine. U kućištu se nalazi kazaljka i merna skala. Kazaljka je preko izolatora povezana sa elektrodom koja se nalazi van kućišta. Stalak na kom se kućište nalazi je uzemljen. Ako se elektrodi iznad kućišta, približimo naelektrisano telo, kazaljka na mernoj skali će se pomeriti zbog delovanja elektrostatskih odbojnih sila među naelektrisanjima koja su raspoređena na kazaljci i nosaču kazaljke. U zavisnosti od količine naelektrisanja, menja se otklon. Skala nije linearna.[2]
- Elektroskopi sa zlatnim listićima
Elektroskop sa zlatnim listićima predstavlja najstariji merni instrument. Još i danas se koristi u nastavi fizike za demonstraciju principa elektrostatike. Elektroskop sa zlatnim listićima se sastoji od dve elektrode. Spoljašnja elektroda je metalno kućište sa prozorom, a unutrašnja je centralna metalna elektroda na čijem se donjem kraju nalaze 2 zlatna ili aluminijumska listića, a na gornjem kraju je ploča ili kuglica. Kada naelektrisani predmet dodirne šipku elektroskopa, deo naelektrisanja prelazi na šipku i ona se naelektriše naelektrisanjem istog znaka. Preko šipke se naelektrišu i listići, a pošto su tada istoimeno naelektrisani, pojavljuje se odbijajuća električna Kulonova sila među njima i oni se razmiču. Ako se kućište u kom se listići nalaze zakloni staklom i evakuiše, pomeranje listića neće sprečavati vazdušni otpor i kad se postavi baždarena skala u takav uređaj, on će moći da se koristi za merenje intenziteta naelektrisanosti listića, a time i početnog naelektrisanog predmeta. Opisani uređaj koji nema skalu je elektroskop.[3]
- Odbijajući elektrometri
Ova vrsta elektrometra se bazira na istom principu kao i elektroskop sa zlatnim listićima. Razlika je u tome što odbijajući elektrometar koristi i torzionu vagu i ima veću osetljivost na naelektrisanje.
- Privlačeći elektrometri
Privlačeći elektrometri su visokoosetljivi elektrometri koji mere privlačenje naelektrisanih diskova. Prvu verziju privlačećeg elektrometra je unapredio Lord Kelvin.
- Kvadratni elektrometri
Izumitelj kvadratnih elektrometara je, takođe, Lord Kelvin. U pravljenju ovakvih elektrometara, on se oslonio na pretpostavke Vilijama Tomsona. Prvi kvadratni elektrometar je konstruisan 1867. godine. Kvadratni elektrometri su najosetljiviji od svih mehaničkih uređaja za merenje stepena naelektrisanosti tela.[traži se izvor]
On se i po izgledu razlikuje od pređašnjih elektrometara. Unutar četvorougaone mesingane kutije, na torzionoj vagi je visio tanak sloj aluminijuma. Svaka kvadratna četvrtina kutije je električno povezana sa dijagonalno suprotnom četvrtinom kutije.
Na ovakav mehanizam se oslonio Faradej pri pravljenju svoje aparature poznate kao Faradejev kavez.[4] Faradejev kavez predstavlja prostor ograničen nekim provodljivim materijalom ili mrežom napravljenom od takvog materijala koji ima osobinu da blokira spoljašnje statičko električno polje. Elektricitet u provodniku ne postoji u unutrašnjosti provodnika. Razlog ove pojave je činjenica da se elektricitet raspoređuje po površini na način koji poništava električno polje u unutrašnjosti.[5]
Moderne vrste elektrometara[uredi | uredi izvor]
Noviji elektrometri predstavljaju visokoosetljive elektronske voltmetre. Oni se, između ostalog, koriste u eksperimentima u nuklearnoj fizici zbog svoje visoke osetljivosti.
- Elektrometri od vibrirajuće trske
Elektrometri od vibrirajuće trske koriste električni kondenzator između dve šetajuće elektrode i fiksiranu ulaznu elektrodu. Kako se menja rastojanje među elektrodama, menja se i električni kapacitet, time i napon, pa kroz kolo prolazi struja promenljive jačine.
- Ventilni elektrometri
Elektrometri sa ventilima koriste specijalnu vakuumsku cev sa vrlo visokim izlaznim pojačanjem i ulaznim otporom. S obzirom na mogućnost detekcije struje vrlo male jačine, s ventilima ovih elektrometara se mora rukovati rukavicama.
- Elektrometri čvrstog agregatnog stanja
Elektrometri čvrstog agregatnog stanja predstavljaju najnoviju vrstu elektrometara. Sastoje se od pojačala sa jednim ili više tranzistora, displeja i priključcima za eksterne uređaje za merenje. Obično su multifunkcionalni. Mere naelektrisanje, napon, otpor i struju.[6]
Primena[uredi | uredi izvor]
Klasična primena elektrometara je u medicini i to u radioterapiji uključujući i spoljno zračenje i varijacije doza, u intravaskularnoj brahiterapiji, za rendgenske preglede i u mamografiji.[7]
Vidi još[uredi | uredi izvor]
Reference[uredi | uredi izvor]
- ^ „Arhivirana kopija” (PDF). Arhivirano iz originala (PDF) 17. 07. 2013. g. Pristupljeno 15. 09. 2013.
- ^ nabijanje elektroskopa
- ^ „Electrometer[[Kategorija:Botovski naslovi]]”. Arhivirano iz originala 18. 11. 2012. g. Pristupljeno 15. 09. 2013. Sukob URL—vikiveza (pomoć)
- ^ Quadrant Electrometer
- ^ Electrometer
- ^ Arduino Electrometer/Capacitive Object Sensor
- ^ „Electrometers[[Kategorija:Botovski naslovi]]”. Arhivirano iz originala 31. 08. 2013. g. Pristupljeno 15. 09. 2013. Sukob URL—vikiveza (pomoć)
Spoljašnje veze[uredi | uredi izvor]
| Državne | |
|---|---|
| Ostale | |
