Школьный демонстрационный электрометр

Предлагаемый демонстрационный электрометр обладает чувствительностью порядка — , т. е. превышает чувствительность выпускаемого промышленностью электрометра СГ-1, кроме этого, прибор имеет небольшую стоимость.

В электрометре в качестве чувствительного элемента (рис. 29) использована радиолампа типа 0,6 П1Б, включенная как инвертированный триод Л₁. В этом включении управляющая сетка лампы 1 используется в качестве анода, а экранная сетка 2 в качестве сигнальной, т. е. между ней и катодом прикладывается исследуемое напряжение. Анод лампы 3 имеет небольшое постоянное отрицательное напряжение. При подаче на экранную сетку отрицательного потенциала под влиянием образующегося поля изменяется ток сетки 1, который усиливается парафазным усилителем на полупроводниковых триодах Т₁ и Т₂ типа П-13. Гальванометр с чувствительностью по току порядка —служит для отсчета измеряемого напряжения. Он включается между коллекторами триодов усилителя.

Необходимость использования инверсного включения лампы вызвана тем, что в этом случае собственный ток утечки экранной сетки при наличии на ней отрицательного потенциала чрезвычайно мал. Он примерно на порядок меньше, чем утечки по поверхности использованных в приборе изоляторов.

В результате принятых мер по повышению поверхностного сопротивления стекла на выводах лампы, а также использование высококачественных изоляторов (оргстекло, янтарь) токи утечки значительно уменьшаются и саморазряд прибора составляет 1/10 часть шкалы за 5—6 мин, что вполне допустимо для проведения всех типов демонстраций.

Полученная чувствительность прибора составляет около 6 в

на всю шкалу и при желании может быть увеличена до значения 0,2—0,3 в/дел изменением сопротивления R₄.

Гальванометр устанавливается на нуль при отсутствии напряжения на входе (измерительный электрод соединен с корпусом) путем балансировки парафазного усилителя, а это достигается регулировкой тока базы триода Т₂ сопротивлением К₂. Если регулировка R₂ не позволяет установить гальванометр на нуль, то необходимо изменить соотношение плеч R₁ и R₃ или заменить триод Т₂.

Электрометр собран на Т-образном шасси, выполненном из гетинакса (рис. 30). Вертикальная панель соединена с горизонтальной угольниками из алюминия. Расположение деталей показано на рисунке 31.

В приборе можно использовать сопротивления типа МЛТ и ВС мощностью 0,25—0,5 вт. Лампу Л₁ необходимо перед установкой обработать с целью уменьшения утечек по поверхности стекла между электродами. Для этого ее промывают в горячей дистиллированной воде и после просушки помещают ножкой (содержащей выводы электродов) в расплавленный парафин. Для лучшей изоляции на вывод экранной сетки перед покрытием парафином надевают кусочек стеклянной трубки с внутренним диаметром около 1,5 мм и внешним 2,5—3 мм. Вся схема помещена внутрь стального корпуса размером 90 х 47 X 74 мм, экранирующего ее от внешних помех (рис. 32).

В верхней части корпуса (рис. 33) помещается металлическая трубка 1, по оси которой проходит контактный стержень 2, укрепленный на изоляторе 3. Верхушка стержня имеет резьбу для крепления различных приспособлений при проведении опытов. Для увеличения емкости прибора (что необходимо для уменьшения влияния утечек при использовании некачественных изоляторов) на стержень напаивается отрезок трубки диаметром 15 мм и длиной 25 мм.

Одна из основных деталей прибора — проходной изолятор 3 из оргстекла. Лучшие результаты дает изолятор из янтаря или полистирола. Для уменьшения влияния влаги прибор должен быть герметичен, для чего между корпусом и передней панелью, которая крепится к нему четырьмя болтами с резьбой М-3, имеется резиновая прокладка.

При вдвигании шасси прибора в корпус отогнутый вверх вывод сигнального электрода 4 экранной сетки соединяет его с контактным стержнем.

На передней панели прибора установлены: сопротивление R₂, клеммы для подключения источника питания Б, гальванометра Г. Прибор питается от батареи щелочных аккумуляторов. Использование сухих элементов малой емкости (КБС и др.) не желательно, так как это приводит к большому дрейфу нуля.

В комплект прибора для проведения демонстраций входят следующие детали:
- палочка (или пластинка) из органического стекла размером 30 X 20 X 3 мм. При натирании бумагой она электризуется положительно;
- пластинка из тефлона размером 25 X 15 X 4 мм. При натирании бумагой она электризуется отрицательно;
- металлическая сетка прямоугольной формы, напаянная на рамку;
- дисковый электрод с металлическим стержнем, который можно навинчивать на нарезанную часть контактного стержня электрометра;
- медный диск с припаянной в центре гайкой для крепления на контактном стержне электрометра (рис. 34);

- шунты, изготовленные из черной оберточной фотобумаги. Они предназначены для превращения электрометра в чувствительный гальванометр. На концах бумажной ленты шириной 3—5 мм и длиной 6—8 см укрепляются крючки из медной фольги, которые служат для подключения к выводам электрометра;
- конденсатор емкостью 390 пф на 12 кв типа ПОВ. Предназначен для увеличения собственной емкости прибора при некоторых опытах;
- изолирующие удлинители (3 шт.) предназначены для изоляции заряженных объектов и представляют собой стержни из полистирола.