Приборы электростатической системы

Принцип действия приборов электростатической системы основан на взаимодействии двух заряженных проводников (рисунок 4), которые представляют собой два плоских электрода (1, 2), один из которых подвижен (2). Стрелка закреплена на оси (3) и удерживается на нулевом делении шкалы пружинами (4).

При подаче напряжения U на электроды между пластинами возникает сила электростатического взаимодействия F=kq ² =k'U ², где k' = kС ²; q - заряд, С - емкость конденсатора, образованного измерительными электродами, не зависящая от полярности приложенного напряжения.

Вращающий момент силы притяжения пластин можно найти, взяв производную от энергии заряженного конденсатора по углу отклонения:

.

Он уравновешивается моментом силы упругости пружины М ₁ =k ₁j, где j - угол поворота подвижной части прибора. Угол отклонения, таким образом, определяется квадратом поданного напряжения: j= kU ². Выбирая форму подвижной пластины, можно сделать большую часть шкалы прибора равномерной, но нелинейность в начале шкалы останется.

Квадратичная зависимость показаний электростатического прибора вносит те же особенности в его характеристику, что и для приборов электромагнитной системы.

Достоинством приборов электростатической системы является очень высокое внутреннее сопротивление (>10¹⁰ Ом), возможность измерения постоянных и переменных напряжений, достаточно широкий частотный диапазон, незначительное потребление энергии и независимость показаний от внешних магнитных полей.

Благодаря высокому входному сопротивлению R заряд на электродах измерительной системы сохраняется долго, несмотря на ее небольшую емкость (около 10 пФ). Поэтому для установки прибора на "0" его клеммы необходимо замкнуть.

К недостаткам следует отнести: малую чувствительность и точность, необходимость экранировки от внешних электрических полей, чувствительность к чистоте и влажности воздуха и чистоте поверхности изоляторов входных клемм, неравномерность шкалы, наличие нерабочего участка в начале шкалы.