Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
§ 13. Электрометры
Для измерения заряда и потенциала проводников служат приборы, называе мые электрометрами. Простейший электрометр с лёгкими алюминиевыми листочками был описан в § 2 и изобра жён на рис. 7. Более чувствительны струнные электрометры. Схема од ного из таких приборов показана на рис. 45.
Рис. 45. Схема струнного элек трометра. Потенциал опреде ляется по отклонению платино вой нити в электрическом поле между двумя лезвиями.
Тончайшая платиновая нить диаме тром 1—2 и длиной около 6 см сла бо натянута между двумя лезвиями, которым сообщают равные по вели чине, но противоположные по знаку вспомогательные заряды. Если упомянутую нить соединить с провод ником, потенциал которого требуется измерить, то нить отклонится в ту или в другую сторону в зависимости от знака измеряемого потенциала.
Рис. 46. Схема абсолютного электрометра Кирхгофа.
Кирхгоф применил для измерения электростатических потенциалов чувствительные рычажные весы. Для этой цели он заменил одну чашку весов лёгкой круглой металлической пластиной С, под которой на изоляторе устанавливается другая пластина А (рис. 46); пластину А соединяют с проводником, потенциал которого требуется изме рить, тогда как первую пластину С и коромысло весов заземляют; таким образом, одна чашка весов оказывается заменённой плоским конденсатором. Чтобы поле этого конденсатора сделать возможно более однородным, верхнюю пластину С снабжают так называемым «защитным кольцом» В, которое, так же как и пластина С, за земляется.
Весы Кирхгофа для измерения напряжений иначе называют абсо лютным электрометром. Этим прибором пользуются следующим образом: вначале уравновешивают пластину С, затем соединяют пластину А с проводником, по тенциал которого требуется узнать, и подводят эту пластину посредством микрометрического винта весьма близко, на определённое расстоя ние d к пластине С; после этого, постепенно нагружая чашку весов, определяют силу отрыва пластины С от А и по формулам §§ 15 и 17 вы числяют потенциал.
Удобным и точным прибором является так называемый квадрантный электрометр, предложенный В. Томсоном (Кельвином). Схема главной части этого прибора показана на рис. 47. Тонкостенный полый металлический цилиндр вы сотой в 1 см и диаметром в 5 см разрезан на четыре квадранта S1, S2, S3 и S4. Внутри имеется лёгкая пла стинка, вырезанная в виде восьмёрки («стрелка»); эту пластинку-стрелку изготовляют из слюды, покрытой тонким слоем металла, из алюминия или же из двух склеенных листиков «серебряной бумаги». Стрелка скреплена с тонким стерженьком А, на котором укреплено зеркальце В. Стерженёк вместе со стрелкой и с зеркальцем подвешен на покрытой серебром тонкой кварцевой нити (толщиной в несколько микронов). Противоположно расположенные квадранты S1 и S3, а также S2 и S4 соединяются друг с другом. При измерении обеим парам квадрантов сообщают вспомогательные, равные по величине, но противоположные по знаку заряды; стрелку со единяют с телом, потенциал которого требуется измерить. Одной парой квадрантов стрел ка притягивается, другой — отталкивается; о напряжении судят по углу кручения нити. Для определения этого угла поворота наблюдают, как «све товой зайчик», отражённый от зеркальца В, перемещается по шкале, установленной на рас стоянии 1 — 11/2 м от прибора, или же рассматривают в трубу отражение в зеркальце В деле ний шкалы (рис. 48).
Рис. 48. Квадрантный электрометр Томсона.
Наряду с вышеуказанным способом включения электро метра нередко пользуются так же так называемым идиостатическим включением. В этом случае стрелку и одну пару квадрантов заземляют, а к другой паре квадрантов под водят измеряемое напряжение. При идиостатическом включе нии угол поворота стрелки и зеркальца приблизительно про порционален квадрату измеряе мого напряжения, тогда как при вышеуказанном «включении на стрелку» (со вспомогательными зарядами квадрантов) угол поворота стрелки в широких пределах пропорционален первой степени измеряемого напряжения.
1) От греч. idios — собственный (так как вспомогательный заряд отсутствует).