전기계

Electrometer
사이언톨로지(Scientology)에서 사용되는 의사 과학 장비는 E-meter를 참조하십시오.
Kolbe 전위계, 금박 계측기의 정밀 형태.수직 금속판 옆에 가벼운 회전식 알루미늄 베인이 걸려 있습니다.충전 시 베인은 플레이트에 의해 반발되며 비스듬히 매달려 있습니다.

전기계는 전하 또는 전위차를 [1]측정하기 위한 전기 기구입니다.역사적인 수제 기계 기구부터 고정밀 전자 기기까지 다양한 종류가 있습니다.진공관 또는 솔리드 스테이트 기술에 기반한 최신 전기계를 사용하여 1펨토암페어까지 매우 낮은 누출 전류로 전압 및 충전 측정을 수행할 수 있습니다.더 단순하지만 관련이 있는 기기인 전기 스코프는 유사한 원리로 작동하지만 전압 또는 전하의 상대적 크기만 표시합니다.

이력 전위계

금잎 검전기

금잎 검전기
주요 기사: 전기 스코프

금박 전기 스코프는 전하를 [1]나타내기 위해 사용되는 기구 중 하나였습니다.여전히 과학 시연에 사용되지만 대부분의 응용 분야에서 전자 측정 기기로 대체되었습니다.기기는 전극에 매달린 두 장의 얇은 금박으로 구성됩니다.전극이 유도 또는 접촉에 의해 충전될 때, 잎들은 비슷한 전하를 얻고 쿨롱 힘에 의해 서로 밀어냅니다.이러한 분리는 저장된 순 전하를 직접 나타냅니다.잎 반대쪽 유리에는 은박 조각을 붙여 잎이 완전히 갈라지면 땅으로 배출되도록 할 수 있다.잎은 통풍으로부터 보호하기 위해 유리 봉투에 넣어 둘 수 있으며, 잎은 전하 누출을 최소화하기 위해 대피시킬 수 있습니다.전하 누출의 또 다른 원인은 이온화 방사선이므로 이를 방지하려면 전기계를 납 [citation needed]차폐로 둘러싸야 합니다.이 원리는 석영섬유 전위계 및 키니 낙진계 등에서 볼 수 있듯이 이온화 방사선을 검출하는 데 사용되어 왔다.

이러한 유형의 전기 스코프는 일반적으로 측정 장치가 아닌 표시기 역할을 하지만 교정이 가능합니다.보다 견고한 알루미늄 표시기가 있는 교정된 전기계는 페르디난드 브라운에 의해 발명되었고 1887년에 처음 설명되었습니다.브라운에 따르면 표준 금박 전위계는 안마이크로미터를 사용하면 분해능 0.1V로 최대 800V까지 양호하다.최대 4-6kV의 전압의 경우 Braun의 기기는 10V의 [2][3]분해능을 달성할 수 있습니다.

이 악기는 18세기에 아브라함 베넷과 알레산드로 [4]볼타를 포함한 여러 연구자들에 의해 개발되었다.

초기 사분면 전위계

초기 사분면 전위계.

"4차 전위계"라는 용어는 결국 켈빈의 버전을 언급했지만, 이 용어는 처음에 더 단순한 [5]장치를 설명하기 위해 사용되었습니다.그것은 나무로 된 곧은 줄기로 이루어져 있고, 그 줄기에 상아 반원형의 반원형이 붙어 있다.중앙에서 피벗 위에 가벼운 코르크 마개가 매달려 있다.기기를 대전된 본체에 놓으면 스템이 참여하여 코르크 볼을 밀어냅니다.측정된 각도가 전하와 정비례하지 않더라도 척도의 양은 눈금이 매겨진 반원으로부터 판독할 수 있다.초기 발명가로는 윌리엄 헨리와 호레이스 베네딕트 드 소쇠르가 [4]있었다.

쿨롱 전위계

쿨롱 전위계

비틀림은 금박이나 코르크 볼의 반발보다 더 민감한 측정을 위해 사용됩니다.그것은 위에 유리 튜브가 있는 유리 실린더로 구성되어 있다.튜브의 축에는 유리사가 있으며, 그 하단에는 검락의 막대가 유지되며, 각 끝에는 금피스볼이 있다.실린더의 다른 구멍을 통해 금박을 입힌 또 다른 고무 락 로드를 도입할 수 있다.이것은 캐리어 로드라고 불립니다.

캐리어 로드의 하부 볼이 구멍에 들어갈 때 충전되면 내부에 있는 가동 볼 중 하나가 밀어냅니다.접이식 유리봉의 상부에 지수 및 눈금(그림 없음)을 부착한다.볼을 다시 모으기 위해 꼬인 도수는 캐리어 로드의 볼 충전량에 정확히 비례합니다.

큐 천문대의 초대 소장인 프란시스 론알스는 1844년경에 쿨롱 비틀림 저울을 크게 개선했고 수정된 악기는 런던 악기 [6]제조사에 의해 판매되었다.로날드는 잇몸 락 바 대신 가늘고 매달린 바늘을 사용했고 바늘 평면에 고정된 조각으로 캐리어 로드를 교체했다.둘 다 금속으로 되어 있었고, 매달린 라인과 그 주변 튜브도 마찬가지여서 바늘과 고정 부품이 와이어 연결을 통해 직접 충전될 수 있었습니다.로날드는 또한 패러데이 케이지와 사진을 연속적으로 기록하기 위해 트라이얼을 사용했다.켈빈 사분면 전위계(아래 설명)의 전신이었다.

펠티에 전위계

펠티에에 의해 개발된 이것은 자기 나침반의 형태를 사용하여 정전력과 자기 바늘의 균형을 유지함으로써 편향을 측정합니다.

폰넨버거 전위계

Bohnenberger 전위계는 [1]T. G. B. Behrens가 발명한 것으로 J. G. F. Vohnenberger가 개발한 것으로 건조 말뚝의 양극과 음극 사이에 수직으로 매달린 하나의 금박으로 구성되어 있습니다.금박에 가해진 전하가 한쪽 또는 다른 한쪽 극을 향해 이동하기 때문에 전하의 징후와 대략적인 크기를 [7]측정할 수 있다.

흡인 전위계

흡인 전위계는 [1]"흡인 디스크 전자계"라고도 하며 충전된 디스크 간의 흡인력을 측정하는 민감한 균형입니다.윌리엄 스노우 해리스는 켈빈 경에 의해 더욱 개선된 이 악기의 발명에 공로를 인정받고 있다.

켈빈 사분면 전위계

켈빈 경의 사분면 전위계

Lord Kelvin에 의해 개발된 이것은 모든 기계 전위계 중 가장 민감하고 정확한 것입니다.원래 디자인은 4개의 세그먼트로 절단된 드럼 안에 매달린 가벼운 알루미늄 섹터를 사용합니다.세그먼트는 절연되고 대각선으로 쌍으로 연결됩니다.충전된 알루미늄 섹터는 한 쌍의 세그먼트에 끌리고 다른 한 쌍의 세그먼트에서 밀어냅니다.굴곡은 검류계처럼 섹터에 부착된 작은 거울에서 반사되는 광선에 의해 관찰됩니다.오른쪽의 판화는 닫힌 세그먼트가 아닌 4개의 평판을 사용하여 약간 다른 형태의 전기계를 보여줍니다.플레이트는 기존의 대각선 방식(그림 참조)으로 외부로 연결하거나 특정 용도에 따라 다른 순서로 연결할 수 있습니다.

Frederick Lindemann에 의해 더욱 민감한 형태의 사분면 전위계가 개발되었습니다.알루미늄 섹터 대신 금속 코팅 석영 섬유를 사용합니다.편향은 현미경으로 섬유의 움직임을 관찰하여 측정합니다.처음에는 별빛을 [citation needed]측정하는 데 사용되었으며, 제2차 세계대전 초기에 비행기의 적외선[citation needed] 탐지에 사용되었다.

일부 기계식 전기계는 종종 "새장"이라고 불리는 새장 안에 들어 있었다.이는 외부 정전하로부터 계측기를 보호하는 패러데이 케이지의 한 형태입니다.

일렉트로그래프

전기 판독치는 전기그래프로 알려진 장치를 사용하여 연속적으로 기록할 수 있습니다.프랜시스 론날드는 1814년경에 전기를 변화시켜 회전하는 수지로 코팅된 판에 패턴을 만드는 초기 전기그래프를 만들었다.그것은 1840년대에 큐 천문대와 그리니치의 왕립 천문대에서 대기 [6]전기의 변화에 대한 기록을 만들기 위해 사용되었다.1845년, 로날드는 대기 전력을 기록하는 사진 수단을 발명했다.감광 표면은 카메라 박스의 조리개 다이어프램을 지나 천천히 당겨졌고, 전기계 지수의 지속적인 움직임을 [8]추적으로 포착했다.켈빈은 1860년대에 사분면 전위계에 유사한 사진 수단을 사용했습니다(위 참조).

최신 전위계

최신 전기계는 입력 임피던스가 너무 높아서 전류가 0으로 간주되는 매우 민감한 전자 전압계입니다.최신 전자 전자 전위계의 실제 입력 저항 값은 약 10Ω인데14 비해 나노 전압계는 [9]약 10Ω입니다10.입력 임피던스가 매우 높기 때문에 누설 전류를 방지하기 위해 특별한 설계 고려사항(구동 실드 및 특수 절연 재료 등)을 적용해야 합니다.

다른 응용 분야들 중에서, 전자계는 이온화 방사선의 통과에 의해 물질에 남아있는 작은 전하를 측정할 수 있기 때문에 핵물리학 실험에 사용된다.현대 전기계의 가장 일반적인 용도는 가이거 [citation needed]계수기와 같은 계측기에서 이온화 챔버를 사용하여 방사선을 측정하는 것입니다.

진동 리드 전위계

진동 리드 전위계는 이동 전극(진동 리드 형태)과 고정 입력 전극 사이에 형성된 가변 캐패시터를 사용합니다.2개의 전극 사이의 거리가 다르면 캐패시턴스도 변화하여 캐패시터 안팎으로 전하가 강제됩니다.이 전하의 흐름에 의해 생성되는 교류 신호는 증폭되어 캐패시터에 인가되는 DC 전압의 아날로그로 사용됩니다.전기계의 DC 입력 저항은 캐패시터의 누출 저항만으로 결정되며, AC 입력 임피던스는 낮지만 일반적으로 매우 높습니다.

사용 편의상 진동 리드 어셈블리는 종종 케이블로 전기계의 나머지 부분에 부착됩니다.이를 통해 비교적 작은 유닛을 전하 근처에 배치하여 측정할 수 있으며,[10] 훨씬 큰 리드 드라이버와 앰프 유닛은 오퍼레이터가 편리한 위치에 배치할 수 있습니다.

밸브 전위계

밸브 전위계는 게인(트랜스컨덕턴스)과 입력 저항이 매우 높은 특수 진공 튜브(열전자 밸브)를 사용합니다.입력 전류는 고임피던스 그리드로 흐를 수 있으며, 이렇게 생성된 전압은 양극(플레이트) 회로에서 크게 증폭됩니다.전기계를 사용하도록 설계된 밸브는 몇 펨토암페어(10암페어)의−15 낮은 누출 전류를 가집니다.이러한 밸브는 글라스 엔벨로프에 남아 있는 소금이 이러한 미세한 [11]전류에 누출 경로를 제공할 수 있으므로 장갑을 낀 손으로 취급해야 합니다.

역삼극이라고 하는 특수한 회로에서는 양극과 그리드의 역할이 반대로 되어 있습니다.이렇게 하면 필라멘트를 둘러싼 공간 전하 영역에서 제어 전극이 최대 거리를 두고 제어 전극에 의해 수집되는 전자 수를 최소화하여 입력 [12]전류를 최소화할 수 있습니다.

솔리드 스테이트 전위계

가장 최신의 전자계는 하나 이상의 전계 효과 트랜지스터를 사용하는 솔리드 스테이트 앰프, 외부 측정 장치용 연결부 및/또는 일반적으로 디스플레이 및/또는 데이터 로깅 연결부로 구성됩니다.증폭기는 작은 전류를 증폭하여 측정이 용이하도록 합니다.외부 연결부는 보통 동축 또는 3축 설계이며 이온화 방사선 측정을 위한 다이오드 또는 이온화 챔버를 부착할 수 있습니다.디스플레이 연결 또는 데이터 로깅 연결을 통해 사용자는 나중에 분석할 수 있도록 데이터를 보거나 기록할 수 있습니다.이온화 챔버와 함께 사용하도록 설계된 전자계는 이온화 챔버를 바이어스하기 위해 사용되는 고전압 전원을 포함할 수 있습니다.

솔리드 스테이트 전위계는 전압, 전하, 저항 및 전류를 측정할 수 있는 다목적 장치인 경우가 많습니다.전압 밸런싱은 입력 임피던스가14 매우 높은 전자 회로를 사용하여 입력 전압을 내부 기준 전압 소스와 비교하는 "전압 밸런싱"을 통해 전압을 측정합니다.전류-전압 변환기로 작동하도록 수정된 유사한 회로를 통해 계측기는 몇 개의 펨토암페어만큼 작은 전류를 측정할 수 있습니다.전류 측정 모드를 내부 전압 소스와 결합하여 10Ω 정도의17 매우 높은 저항을 측정할 수 있습니다.마지막으로, 전기계 입력 단자의 알려진 정전용량을 계산하면 기기는 매우 작은 전하를 피코쿨롬의 작은 부분까지 측정할 수 있습니다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  • J. Frick 박사, 물리 기술자, 또는 John D에 의해 번역된 물리 실험을 만들기 위한 실무 지침.이스터, 박사 - 필라델피아 1862년 J. B. 리핀콧 & Co.
  • 로버트 머퍼슨 박사전기 - William and Robert Chambers, 런던 및 에든버러 1866
  • 실바누스 P.톰슨, 전기와 자기학 초등 수업 - 맥밀런, 주식회사런던 1905
  • Jones, R. V., Instruments and Experience - John Wiley and Sons, 1988 런던
  1. ^ a b c d Fleming, John Ambrose (1911). "Electrometer" . In Chisholm, Hugh (ed.). Encyclopædia Britannica. Vol. 9 (11th ed.). Cambridge University Press. pp. 234–237.
  2. ^ 페르디난트 브라운, "Ever das Electricische Verhalten des Steinsalzes", Annalen der Physik, vol. 31, 페이지 855–872, 1887.
  3. ^ ORAU 방사선 및 방사선 박물관인 "Braun Electroscope (1900년대 초반)"는 2021년 9월 20일 회수되었다.
  4. ^ a b Baigrie, Brian (2007). Electricity and magnetism: A historical perspective. Westport, CT: Greenwood Press. p. 33.
  5. ^ Draper, John William (1861). A textbook on chemistry. New York: Harper and sons. p. 119. john william draper textbook on chemistry.
  6. ^ a b Ronalds, B.F. (2016). Sir Francis Ronalds: Father of the Electric Telegraph. London: Imperial College Press. ISBN 978-1-78326-917-4.
  7. ^ John Angell (1877). Elements of magnetism and electricity: with practical instructions for the performance of experiments, and the construction of cheap apparatus. W. Collins, Sons, & Co. pp. 169–. Retrieved 26 May 2013.
  8. ^ Ronalds, B.F. (2016). "The Beginnings of Continuous Scientific Recording using Photography: Sir Francis Ronalds' Contribution". European Society for the History of Photography. Retrieved 2 June 2016.
  9. ^ Keithley, 정밀 저전류 및 고저항 측정 실시, "신뢰성의 보다 큰 측정" 브로셔, 2011, 8페이지
  10. ^ XL7900 진동 콘덴서 데이터 시트
  11. ^ CK5889 전기계 펜토드 데이터 시트
  12. ^ Inverted Triode for Industrial Measurements, Manual of Industrial Circuits Electronics. Electronics. December 1944. p. 176.

외부 링크

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