전류가없는 전압 측정

커패시터가 있고 시간이 지남에 따라 전하 감쇠가 발생한다고 가정합니다. 측정을 통해 방전 속도에 영향을주지 않으면 서 어떻게해야합니까?

AFAIK 일반적인 전압계는 알려진 저항을 통해 전류를 공급하여 전압을 결정하지만이 과정에서 측정중인 커패시터가 방전됩니다. 수 복잡성을 증가와 감소 의 정확한 측정을 위해 필요한 전류를하고 감소 측정의 주파수를하지만 한계의 측정은 여전히 소모됩니다 약간의 전압을.

유압 유추에서 저수지의 양쪽에 의해 영향을받는 피스톤에 스프링 게이지를 놓아서 압력 (전압)을 측정 할 수 있습니다. 한 쪽에서 다른쪽으로 물이 흐르지 않지만 압력을 지속적으로 읽습니다.

커패시터 또는 다른 전원 공급 장치의 전압을 측정 할 수있는 미터기, 메커니즘 또는 회로가 있습니까?

깔끔한 물리 솔루션을 제외하고,이를위한 실질적인 방법은 버퍼 구성에서 실행되는 매우 낮은 입력 바이어스 전류 연산 증폭기입니다. 레이아웃이 올바로 설계된 이러한 연산 증폭기 중 하나는 캡에서 전류의 한 자리 펨토 앰프로 떨어질 수 있으며, 특히 측정 할 때 앰프를 캡에 연결하는 경우 방해가 거의 무시할 수 있습니다.

아날로그 범례 Bob Pease 는 이 방법을 사용하여 폴리 프로필렌 캡의 누출을 측정하는 방법을 설명합니다.

이제 내가 좋아하는 저 누설 커패시터 (예 : Panasonic 폴리 프로필렌 1µF)를 최대 9.021V dc (임의의 전압)까지 한 시간 동안 충전 할 것입니다. 내가 좋아하는 높은 입력 임피던스 단일 이득 팔로어 (LMC662, Ib 약 0.003 pA)로 VOUT을 읽고 내가 좋아하는 6 자리 디지털 전압계 (DVM) (Agilent / HP34401A)에 버퍼링하고 VOUT을 한 번 모니터링합니다. 며칠 동안

[...]

Day 0: 9.0214 V
Day 1: 9.01870 V
Day 2: 9.01756 V
Day 6: 9.0135 V
Day 7: 9.0123 V
Day 8: 9.01018 V
Day 9: 9.00941 V
Day 11: 9.00788 V
Day 12: 9.00544 V
Day 13: 9.00422 V

1 시간 동안 담근 후 첫날, 누출 률은 하루에 2.7mV에 달했습니다. 나쁘지 않다.

이러한 설정을 자동화 해야하는 경우 좋은 구식 리드 릴레이는 기본적으로 누설이 거의 없으며 (현대 솔리드 스테이트 아날로그 스위치보다 낫습니다) 판독을 위해 테스트중인 커패시터에 앰프를 간단히 연결하는 데 사용할 수 있습니다 .

일반적으로 전기장을 측정하는 데 필요한 것은 전위계 입니다. 구형 금 박형 전자 현미경은 같은 전하 사이의 정적 반발에 의해 작동하며 이상적인 재료로 만들어진 경우 어떤 전하도 누출되지 않습니다.

당신은 정말 작은 전류와의 차이에 관심을 갖게 그러나, 어떤 전류 흐름, 문제의 큰 숫자가 나타납니다. 모든 실험 장치에는 유한 한 (그러나 매우 큰) 저항이 있습니다. 전자는 단단한 물체를 통해 행복하게 짧은 길을 터널링합니다. 재료의 알파 붕괴는 전하를 생성합니다. 스트레이 전하가 바람에서 표류하거나 전계를 통과하여 전압이 유도됩니다.

전설적인 Bob Pease는 주제에 대한 좋은 기사를 가지고 있습니다 . 그리고 모든이 Femtoampere 물건 어쨌든 무엇입니까?

더 나은 방법은 측정하려는 전압 차이에 따라 다릅니다. 당신의 수학적 비유도 마찬가지입니다.

그러나 당신의 수학적 비유는 다른 관점에서 완전히 실패합니다. 도체에서 전자에 작용하는 가속력은 전하가 거의 없기 때문에 발생합니다. 전선의 전하에 대한 상당한 평균 속도를 가속화하기 위해 도체 표면에 전자가 얼마나 적게 필요한지에 대해 느끼지 않는다고 생각합니다. 와이어를 U 자형으로 구부리면 구부러진 부분에서 하나 또는 두 개의 여분의 전자 만 사용하여 전류 암페어를 완전히 리디렉션 할 수 있습니다.

전하 차이의 양이 민감한 부분 (예 : 머리카락과 같은 실의 핀볼)을 성공적으로 적용 할 수있는 지점에 도달하므로 고전압 차이를 측정 할 수 있습니다. 이 경우 전류에 미치는 영향은 매우 작은 피스톤 굴곡으로 인한 유압식 예의 순간적인 영향만큼 무시할 수 있습니다.

작은 전압의 경우, 전하 차이가 매우 작고 노출 된 도체 표면으로부터의 유한 한 거리가 작은 힘을 크게 감소시키기 때문에 이것은 작동하지 않습니다.

유압과 동등한 전자는 또는$\frac{\textrm{volts}}{\textrm{meter}}$ . 실온에서 구리의 전도 전자 밀도는 약1.346×10$\frac{\textrm{Newton}}{\textrm{Coulomb}}$ 이고 이동성은 약4.5×10−$1.346\times 10^{10}\:\frac{\textrm{Coulomb}}{\textrm{m}^3}$ . 단면이1 인와이어를 가정$4.5\times 10^{-3}\:\frac{\textrm{m}^2}{\textrm{V-s}}$ 및 운반$1\:\textrm{mm}^2$ 의 mA . 필요한 전기장은 약$300\:\textrm{mA}$$5\:\frac{\mu\textrm{V}}{\textrm{mm}}$

전류가 무시할 수 있고 (도체의 맨 표면에 완전히 존재 함) 임박한 거리에 대한 전하 차이는 유한 한 거리에서 측정하기 위해 계측기를 설정할 수 없습니다. 이 작업을 수행 할 수 있는 유일한 방법은 특정 지점에서 다른 도체의 표면에 도체를 추가하고 이러한 작은 전하 차이가 원자 스케일에 작용하도록하여 놀라운 힘이 측정 장비의 전자에 영향을 줄 수 있도록하는 것입니다. 이 때문에 즉, 당신이 흐름에 전류를 허용해야 IS 전자에서 그 압력 측정을 위해 (비 군사 예산 수준에서) 사용 가능한 가장 민감한 방법.

물론 유추에 대해 생각하는 것이 좋습니다. 그러나 이미 알고 있듯이 규모 도 중요합니다. 은하를 분리하는 거리와 그 수준에서 의미있게 작용하는 힘과 원자를 분리하는 거리와 그 수준에서 의미있게 작용하는 힘 사이에는 큰 차이가 있습니다. 인간이 생각할 수있는 촉각 수준을 높이면 걷기와 견인력에 중요한 힘과 과일 파리에 작용하는 힘과 벽 표면에 쉽게 착륙 할 수있는 힘 사이에는 큰 차이가 있습니다. 정적은 전하와 거칠기에 비해 중력이 그 규모에서 훨씬 덜 중요하기 때문에 천장입니다.

규모도 중요합니다.

따라서 유추는 여기서 실패합니다. 전자 장치에서 회로에 실제 전류를 공급하는 데 필요한 모든 매우 섬세하고 작은 힘을 측정하는 가장 좋은 방법은 이에 대응할 수있는 측정 시스템을 설정하는 것입니다. 이것은 전류가 영향을받는 것을 의미합니다. 그보다 더 민감한 것은 없습니다.

즉, 전압 차가 측정하기에 충분한 충전 차를 설정하기에 충분히 큰 경우에만 전류없이 측정 할 수 있다는 사실로 돌아가겠습니다.

전류 흐름없이 전압을 측정하는 몇 가지 방법이 있습니다.

가장 먼저 떠오르는 것은 압전 효과입니다. 크리스털을 동일한 전압으로 충전하려면 커패시터에서 충분한 전하를 전달해야하지만 그 후에는 전류가 흐르지 않습니다. 이것은 유압 게이지와 가장 유사합니다. 크리스탈이 구부러지는 양에서 전압을 읽습니다.

수정 축음기 카트리지와 같은 것을 생각하십시오. 수십에서 수백 미크론의 움직임은 밀리 볼트 정도의 전압을 초래하며,이 효과는 반대로 작동합니다. 분명히, 당신은 움직임을 감지하기 위해 어떤 종류의 현미경을 필요로 할 것입니다 – 보통의 광학 현미경에서부터 어떤 종류의 터널링 전류 현미경에 이르기까지, 그것은 실제로 매우 민감합니다.

두 번째 방법 은 전위차계 의 원래 정의를 찾아보십시오. 이 전위차계 는 우리 모두에게 익숙한 3 단자 가변 저항뿐만 아니라 전류를 측정하는 정확한 전압 참조 및 검류계를 포함하는 시스템을 참조합니다 .

정의에 따라 저항을 알 수없는 전압으로 설정하면 검류계를 통과하는 전류가 0이됩니다.

커패시터의 자체 방전을 측정하기 위해 전위차계를 사용하는 것은 문제가된다. 커패시터 전압이 조금 떨어지면 전위차계 자체가 전류를 공급하여 재충전하기 시작하기 때문이다. 따라서 검류계를 null로 유지하려면 저항을 지속적으로 조정해야합니다.

물론, 보정 된 스케일이 있다고 가정하면 시스템이 평형 상태가되어 검류계에서 직접 커패시터의 누설 전류를 읽을 수 있습니다.

전압이 충분히 높으면 feild mill을 사용할 수 있습니다.

여기 물리학 자, 아마도이 이론적 대답을 위해 SE 사이트에서 웃을 것입니다.

비 관통 적으로 전류를 측정하지 않는 이유는 무엇입니까? 아이디어 :

1. 커패시터의 한쪽 다리에 전류계를 놓습니다. 시간이 지남에 따라 전류를 통합합니다.
2. 지속적으로 모니터링되는 훨씬 더 큰 커패시터에 손실 된 전하를 수집하십시오.
3. 커패시터 내에서 전기장을 측정합니다 (병렬 판 또는 기타 접근 가능한 형상으로 가정).

많은 저압 게이지는 초당 몇 원자의 이온화에 의존하며 음극에 부딪히지 않는 현재 전자가 유발하는 전류를 측정합니다. 충전 된 커패시터의 전압을 역으로 사용하여 고진공에서 이온을 편향시키고 궤적의 변화를 측정하는 이유는 무엇입니까?

AD549 (약 30 EUR)를 단일 이득 추종자로 사용할 수 있습니다 . 입력 저항은 일반적인 회로에서 표준 와이어 절연 또는 표준 PCB 재료의 저항보다 큽니다.

참고 : AD549 datashet (2014) 9 페이지에 오타가 있으며 5 번 핀이 인쇄 된 6 번 핀이어야합니다.

저 전류 측정에서 Keithley (현재 Tektronix) whitpaper를 찾아야합니다. 불행히도 웹 사이트는 사용자에게 친숙하지 않아서 링크를 만들 수있는 방법을 찾지 못했습니다.

보다 지능적인 것이 필요한 경우 커패시터에 전압을 적용하고 전류가 없도록 조절할 수 있습니다. 그러나 이것은 사소한 것이 아니며 매우 비싼 저소음 전선, 우수한 차폐, 안정적인 온도를 갖춘 실험실 조건에서만 의미가 있습니다 ...

매뉴얼을 살펴보십시오.

• 키 슬리 나노 전압계 모델 2182A
• 키 사이트 NanoVolt 마이크로 옴 미터 34420A

$\Omega$$\Omega$

$I = V_{Shunt}/R_{Shunt}$ .

임피던스 미터가 높은 전압 커패시터를 측정하면 커패시터에서 미터로 전하가 흐르게됩니다. 이것이 결과를 왜곡 시킬지 여부는 회로의 나머지 부분과 측정하려는 대상에 따라 다릅니다.

실제 커패시터는 이상적이지 않으며 시간이 지남에 따라 자연스럽게 방전됩니다. 커패시터의 유형에 따라이 자체 방전은 중요합니다. 고품질 필름 커패시터는 매우 안정적이며 상황에 따라 몇 시간 또는 며칠 동안 충전을 유지합니다. 알루미늄 전해액은 그리 많지 않습니다.

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높은 입력 임피던스 오실로스코프로 캡 전체의 순간 전압을 측정하십시오. 이는 실제 목적에 충분합니다.