Electrómetro: ¿qué es? Hay muchos tipos diferentes, que van desde raras herramientas mecánicas hechas a mano hasta dispositivos de precisión. Los electrómetros modernos y otros dispositivos de medición se ensamblan utilizando un tubo de vacío o tecnología de estado sólido. Se pueden utilizar para medir tensión y carga con corrientes de fuga muy bajas, de hasta 1 femtoamperio. El electroscopio es un dispositivo más simple. Funciona con principios similares, pero solo muestra los valores de tensión relativos. ¿Qué mide un electrómetro y otros instrumentos?
Historial de este dispositivo
El primer medidor de potencial puede llamarse "Cuadrado temprano" o simplemente "Cuadrado". Aunque el término en última instancia se refiere a la versión de Kelvin, se utilizó por primera vez para describir un dispositivo más simple. ¿Qué mide un electrómetro y en qué consiste?
Está hecho de un tronco de árbol vertical al que se une un semicírculo de marfil. Una bola de corcho ligera cuelga del centro de una bisagra. Cuando el instrumentocolocado sobre un cuerpo cargado, el tallo participa y repele la bola de corcho. La cantidad de repulsión se puede leer en un semicírculo graduado, aunque el ángulo medido no es directamente proporcional a la carga. Los primeros inventores incluyeron a William Henley y Horace-Benedict de Saussure.
¿Y quién fue el "pionero" de los electroscopios?
Y el electroscopio y el electrómetro: ¿qué es y cuál era mejor? El primer electroscopio de pan de oro fue, con mucho, el primero. Dicho dispositivo se puede encontrar en el mundo real en algunas conferencias científicas, pero en general ha sido reemplazado por una versión tecnológicamente más avanzada en todas partes. A diferencia del electrómetro, desempeñaba más a menudo el papel de sensor que de instrumento de medición.
El instrumento en sí consta de dos finas hojas de lámina de oro suspendidas de un electrodo. Cuando se carga por inducción o contacto, las hojas adquieren las mismas cargas eléctricas y se repelen debido a la fuerza de Coulomb. Su separación es un indicador directo de la energía neta acumulada. Se pueden pegar pedazos de papel de aluminio en el vidrio opuesto a las hojas para que cuando las hojas estén completamente separadas, puedan caer al suelo. Los pétalos se pueden encerrar en un "sobre" de vidrio para protegerlos de las corrientes de aire. Para minimizar la fuga de carga, este sobre está aislado. Otra causa de fuga es la radiación ionizante, por lo que el electrómetro debe estar rodeado por un escudo de plomo para evitarlo.
El instrumento fue desarrollado en el siglo XVIII por variosinvestigadores como Abraham Bennett y Alessandro Volta.
Modelos de Peltier y Bonenberger
El dispositivo de medición de Bonenberg consta de una sola hoja de oro suspendida verticalmente entre un ánodo y un cátodo de pila seca. Cualquier carga impartida a la hoja de oro hace que se mueva hacia un polo o hacia el otro. ¿Qué mide el electrómetro de Bonenberg? El signo de la partícula cargada, así como su valor aproximado.
El electrómetro Peltier utiliza una forma de brújula magnética para medir la desviación equilibrando la fuerza estática con una aguja magnética.
Dispositivos modernos
El electrómetro moderno es un voltímetro muy sensible cuya impedancia de entrada es tan grande que la corriente que fluye hacia él puede considerarse cero para la mayoría de las aplicaciones cotidianas.
¿Qué mide un electrómetro y cuál es su resistencia? El valor real de la resistencia de entrada para los dispositivos modernos es de aproximadamente 1014 ohmios, en comparación con los 1010 ohmios de los nanovoltímetros. Debido a la impedancia de entrada extremadamente alta, se deben aplicar consideraciones de diseño especiales para evitar fugas de corriente.
Entre otros usos, los electrómetros se utilizan en experimentos de física nuclear porque pueden medir las diminutas cargas que quedan en la materia cuando pasa la radiación ionizante. La aplicación más común de los dispositivos modernos es la medición de la radiación utilizando cámaras de ionización en instrumentos como contadores. Geiger.
Electrómetro de válvula
Las versiones de válvula utilizan un tubo de vacío especializado con una ganancia e impedancia de entrada muy altas. La corriente de entrada puede fluir hacia la rejilla de impedancia y el voltaje así generado se amplifica mucho en el circuito del ánodo (placa). Las válvulas diseñadas para usar con electrómetros tienen corrientes de fuga de solo unos pocos femtoamperios (10-15 amperios). Estas válvulas deben manipularse con guantes, ya que las sales que quedan en la cubierta de vidrio pueden crear vías de fuga para estas pequeñas corrientes.
En un circuito especializado llamado "triodo invertido", las funciones del ánodo y la rejilla se invierten. Esto coloca el elemento de control lo más lejos posible de la región de carga espacial que rodea al filamento, lo que minimiza la cantidad de electrones recolectados por el circuito de control y, por lo tanto, minimiza la corriente de entrada.
Los electrómetros más avanzados
La mayoría de los instrumentos de medición modernos consisten en un amplificador de estado sólido que utiliza uno o más FET, conexiones para conectar dispositivos de medición externos y, por lo general, una conexión. Para un electrómetro de estado sólido, la foto se muestra arriba.
El amplificador amplifica una pequeña corriente para que sea más fácil medirla. Las conexiones externas suelen ser de diseño coaxial o triaxial y permiten la instalación de diodos o cámaras de ionización para medir la radiación ionizante. Las conexiones a una pantalla o equipo de registro de datos permiten al usuario ver o registrar datos para su posterior análisis.
Los electrómetros diseñados para usar con cámaras de ionización pueden incluir una fuente de alimentación de alto voltaje que también se usa para polarizar la cámara de ionización.
