Principiul acțiunii electrometrului este după cum urmează.
Între cei doi electrozi fixați este plasat un electrod mobil ușor, care are o elasticitate foarte scăzută. Electrozii fixați sunt alimentați cu o tensiune de o anumită valoare, în urma căreia se formează un câmp electric în spațiul dintre ele. Electrodul în mișcare, în absența încărcăturilor electrice pe el, nu va interacționa cu câmpul. Dacă se aplică o sarcină pe electrodul în mișcare, electrodul va începe să se miște pe câmp până când forțele de atracție electrică sunt echilibrate de forțele de elasticitate ale electrodului mobil. Mărimea forțelor electrice este proporțională nu cu magnitudinea sarcinii q pe electrodul în mișcare, ci cu potențialul său U, care este legat de sarcină prin relația
unde C este capacitatea electrodului mobil față de sol.
Cu o valoare mică a capacității, un potențial mic va corespunde unui mic potențial, care poate fi măsurat destul de precis. Conform încărcăturii cunoscute q, curentul I este determinat din relație
unde t este timpul în secunde, timp în care se acumulează sarcina q.
Astfel, sensibilitatea electrometrului este determinată de tensiunea minimă U, care poate fi măsurată. În esență, electrometrul este un design special al unui voltmetru electrostatic, proiectat pentru măsurarea tensiunilor joase.
În prezent există modele foarte diverse de electrometre. Cea mai obișnuită și convenabilă lucrare este un electrometru cu șir.
Cu mare precizie de măsurare a curenților slabi, utilizarea electrometrelor are un dezavantaj foarte important - durata lungă necesară pentru o singură măsurătoare. Acest lucru nu permite măsurarea curenților care schimbă rapid, creează dificultăți semnificative în domeniu, nu permite monitorizarea continuă a înregistrării curente și automate a acestuia. Prin urmare, electrometrele sunt de obicei folosite pentru măsurători de referință.
În alte cazuri, se utilizează la scară largă amplificatoare de curent continuu pe lămpi electrometrice sau așa-numitele electrometre de tuburi.
Lămpi electrometre. În Fig. 19 prezintă circuitul principal al amplificatorului constant cu o singură lampă
curent. De asemenea, este prezentată o caracteristică a grilei anodice a lămpii de amplificare, adică dependența curentului anodic Ia de tensiunea pe rețeaua U "la tensiunea constantă de încălzire și anod. În grila de rețea a lămpii, rezistența R și bateria de deplasare - Eg sunt incluse.
În absența unui curent de intrare (/ Bx = 0), tensiunea pe rețea a lămpii față de catod este -Ug0 și curentul / a0 curge în circuitul anodic. care corespunde punctului A din caracteristica lămpii.
Când curentul de intrare apare în direcția indicată în Fig. 19 printr-o săgeată, se creează o cădere de tensiune pe rezistența R -
că se reduce deplasarea pe rețea, care devine egală cu Ugl - Ug о - / вх - R, astfel încât curentul în circuitul anodului crește la / a1. Schimbarea curentului anodic este înregistrată de un instrument de măsurare electrică M.
Unul dintre parametrii lămpii de amplificare este caracterul abrupt al caracteristicilor, definit ca raportul variației curentului anodic la modificarea tensiunii corespunzătoare pe rețea la tensiuni de strălucire constantă și anodă. Panta caracteristică este de obicei indicată prin litera S și este exprimată în milliamperi per volt (mA / in) sau microamperi per volt (mKA / V). Pe partea liniară a caracteristicilor lămpii, înclinarea este valoarea constantă și cea mai mare din valoarea sa. În pașaportul oricărei lămpi de amplificare, această valoare a înălțimii este întotdeauna indicată.
Astfel, datorită modificării cunoscute a tensiunii pe grilă AUg, modificarea curentului anod al lămpii A / a poate fi găsită din
În circuitul din Fig. 19, modificarea tensiunii pe grilă a lămpii este creată de o scădere a tensiunii peste rezistența R datorată curentului de intrare, adică DUg = lBX • R. În consecință,
unde K = S-R poate fi numit coeficientul de amplificare curent.
Alegerea unui tub cu o mare înălțime și rezistență R de o valoare mare, este posibil, cu curenți de intrare foarte slabi, să se obțină modificări semnificative ale curentului anodic, care pot fi măsurate cu ușurință cu microammetrele convenționale. Dacă creșterea abrupței caracteristicilor poate fi limitată de caracteristicile de proiectare ale tuburilor electronice, atunci rezistența R, în general, poate fi luată arbitrar de mare și se pare că câștigul curent poate fi obținut pe o perioadă nedeterminată.
Cu toate acestea, în practică, acest lucru nu este valabil, iar principalul motiv care limitează cantitatea de amplificare este prezența curentului de rețea al lămpii.
După cum se știe, în orice tub de electroni, curentul este generat de fluxul de electroni emis de un catod metalic la o anumită temperatură. Atunci când se aplică un potențial negativ la grila lămpii de amplificare în raport cu catodul, electronii sunt respinși de el și curentul din circuitul rețelei trebuie să fie zero. De fapt, chiar și cu potențial negativ al rețelei, un mic curent curge în circuitul său, magnitudinea și semnul căruia variază în funcție de tensiunea pe rețea. Când tensiunea pe rețea este aproape de zero, curentul rețelei curge în aceeași direcție cu curentul anodic. Această direcție a curentului rețelei este de obicei numită pozitivă. Cu o creștere treptată a deplasării, curentul de rețea pozitiv scade brusc, devine zero, apoi inversează direcția și continuă să crească în magnitudine. În funcție de tensiunea la anodul lămpii, atât valoarea curentului rețelei cât și forma modificării sale caracteristice.
Pentru lămpile convenționale de amplificare utilizate în echipamentele radio, valoarea curentului rețelei este de 10
8 - = - 10 -9 amperi. Acest curent, care curge ca răspuns la R, creează, de asemenea, o scădere de tensiune pe acesta, care se adaugă sau se scade de la tensiunea de polarizare, în funcție de direcția curentului rețelei.
În consecință, aplicarea în circuitul din Fig. 19 lămpi de amplificare convenționale nu permit măsurarea curenților mai mici de 10
8 amperi, ceea ce nu este suficient.
După cum au arătat studiile, apariția unui curent de rețea la tensiuni negative pe o rețea și o formă complexă a caracteristicilor sale se explică prin influența mai multor factori.
Curentul rețelei pozitive, care curge în deplasări mici pe rețea, este cauzat de o parte din fluxul de electroni care lovește grilă atunci când electronii se deplasează la anod.
Principalul motiv pentru apariția unui curent negativ al rețelei este formarea ionilor pozitivi. Becurile, chiar și cu un vid înalt, conțin un număr mare de molecule de gaze. La o presiune de un milion (10-6) milimetri de mercur, fiecare cub de centimetru de gaz din volumul lămpii conține aproximativ 33 de miliarde de molecule. Electronii emise de catod, fiind accelerat de acțiunea câmpului electric în timp ce se deplasează spre anod, pot ioniza moleculele de gaze. Ionii pozitivi formați se mișcă în direcția celui mai negativ electrod, adică a rețelei, și creează un curent în circuitul său. Deoarece ionii poartă o sarcină pozitivă, acest curent este direcționat în direcția opusă în raport cu curentul electronic al rețelei.
Numărul de ioni pozitivi formați și, în consecință, curentul ionic al rețelei crește odată cu creșterea curentului anodic și a tensiunii la anod. Dimpotrivă, pe măsură ce curentul anodic scade, de exemplu datorită creșterii deplasării pe grilajul lămpii, curentul ionic al rețelei scade, de asemenea.
Al doilea motiv pentru apariția unui curent negativ al rețelei este scurgerea prin becul lămpii între orificiile catodului-grilă și gurile de anod. Orice sticlă nu este un izolator ideal și are o rezistență foarte mare. Datorită diferenței potențiale dintre grilă și catod, precum și grila și anodul, există curenți de scurgere de-a lungul becului lămpii, a cărui direcție este opusă direcției curentului de electroni al rețelei. Odată cu creșterea deplasării pe rețea, curenții de scurgere vor crește.
Al treilea motiv pentru apariția unui curent negativ al rețelei este emisia de fotoelectronă a electronilor din rețea. Catodul fierbinte emite lumină, sub influența căreia electronii scapă din rețea. Cu cât temperatura catodului este mai mare, cu atât este mai intensă emisia de fascicul și mai mult curentul negativ al rețelei. Evident, fotocurentul de rețea nu depinde de amploarea solicitărilor pe anod și de grilă, precum și de magnitudinea curentului anodic. În plus, rețeaua emite electroni pentru un alt motiv. Electronii, care lovesc anodul, cauzează radiații moi prin raze X, care, de asemenea, rup electronii secundari din rețea.
Pentru a reduce magnitudinea curentului de rețea, s-au dezvoltat așa-numitele lămpi electrometrice.
Curentul rețelei pozitive scade cu scăderea valorii curentului anodic. Prin urmare, lămpile electrometrice funcționează la curenți anodici de câteva zeci de microamperi în loc de zeci de miliamperi în lămpile convenționale de amplificare. O scădere accentuată a curentului anodic duce, de asemenea, la o scădere a curentului negativ din rețea datorită ionizării moleculelor de gaze de către electroni.
Scăderea numărului de molecule de gaze, adică o îmbunătățire semnificativă a vidului în becul lămpii, oferă o scădere suplimentară a mărimii curentului ionic.
Măsura cea mai radicală de reducere a curentului ionic este scăderea tensiunii la anod. Pentru a ioniza moleculele de aer, electronii trebuie să aibă o energie de cel puțin 12-13 eV. O astfel de energie pe care nu o pot cumpăra, dacă tensiunea la anodul lămpii este mai mică de 12 volți. Prin urmare, lămpile electrometrice funcționează la tensiuni anodice de ordinul 6-10 volți.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: