Электростатический вольтметр

,гДля того, чтобы шкала вольтметра была равномерной, необходимо, чтобй было выполнено условие ч(И 5(аЪ .(8) нли Тогда при 9=Я получим 5=0, Уравнение (9) при этом получит вида 5(12)аЪ ф+йа уравнение (7)Р = К,(р (р + а) . (13)При малых углах 9 (сравнительно с й) это уравнение представляет квадратичную кривую, а при больших - прямую линию (фиг. 19). Выбирая величину и достаточно малой (например, 0,1), можно получить прибор с практически равномерной шкалой почти на всем ее протяжении.Если написать уравнение (12) в таком виде:(14) то это будет. общее выражение для уравнения вольтметра с равномерной шкалой. Ы 5 1,(9)И рИнтегрируя, получаем5=1 пр+ С =1 п то (10)Таким образом, для получения равномерной шкалы необходимо, чтобы. площадьконденсатора, образуемого подвижными инеподвижнйми элементами, изменяласьв линейной зависимости от логарифмаугла;поворота. Из уравнения (10), нетрудно видеть,.что при э=О площадь 5 получает значение - . Таким образомочевидно, что получить равномерную шкалу на всем протяжении ее от нуля дополного отклонения прибора в невозможно, Практически, однако, возможно получить шкалу равномерную, начиная с нескольких процентов полного отклонения,применив такой способ, Заменим в уравнений (10) уголна р+й, где й - малый угол, удовлетворяющий условиюши - = 1, (11). Согласно .изобретению, описываемые . ниЖе формы выполнения вольтметра удо-влетворяют уравнению. (14). Подвижному элементу может быть придана форма, стрелки, а неподвижные выполнены в виде пластин или цилиндров. Так, например, изображенный .на фиг. 1 вольтметр со стоит из стрелки, представляющей собдй узкий и длинный .прямоугольник, и двух пластин. Стрелка может быть выполнена также в виде тонкого и длинного цилиндра. Она подвешивается на проводящей нити или ленте или же укрепляется на оси, удерживаемой от вращения спиральныМи пружинами. Пластины располагают.ся по обе стороны от стрелки (выше и ниже ее) и могут быть сделаны нескольких форм. Например, наружная кромка их очерчивается по дуге окружности, а внутренняя по уравнениюр=г - 1 п т(р+а,(15) где р - радиус-вектор данной точки кромки, в - угол, образуемый радиусом вектором с начальной прямой, г - радиус наружной кромки, 1 п в натуральн логарифм, т и й - постоянные, зависящие от напряжения прибора и степени равномерности его шкалы. Можно, наоборот, внутреннюю кромку пластин очертить по дуге окружности, а наружную в по уравнениюр = г+ 1 п т(ю + а)., (16)Согласно фиг. 3 внутренняя кромка пластин очерчена по уравнениюр, = г - 1 п т,(р+й,), (17) а внешняя кромка - по уравнениюр -- г+ 1 п т (ср+кД. (18)Стрелке можно придать вид кругового сектора (фиг. 4) или сдвоенного кругового сектора (фиг. 5), при увеличении внутрен- него угла которого 0 увеличивается,чувствительность и уменЬшается. равномерность шкалы прибора., Пластны в этом случае имеют наружную кромку, очерченную по дуге окружности радиуса г, а внутреннююкромку - по уравнению, р = Г г - 1 п т (ю+ аД, (19) где значения букв те же, что и-в преды.дущих уравнениях. Наружную кромку пластин можно очертить по уравнениюр = / г + 1 п т (р+ а),а внутреннюю по уравнениюр =т - 1 п т (р + а) .Несколько иная форма выполнения изображена на фиг. 8. В этом случаепластины имеют форму квадрантов, из коих две пары электрически соединены между собою и присоединены к одному полюсу источника напряжения, а другие две пары электрически соединены между собой и присоединены вместе со стрелкой к дру.гому полюсу. Стрелка может иметь три формы: 1) внутренняя кромка стрелки очерчена по дуге окружности радиуса г, а наружная - по уравнениюр.=г+, (20)Ьгде р имеет прежнее значение, Ь и а - постоянные, зависящие от напряжения прибора, желаемой чувствительности и степени равйомерности его шкалы (фиг. 8);2) наружная кромка стрелки очерчена по дуге окружности радиуса г, а внутренняя - по уравнениюр,= г (фиг. 9); Г 21)Ьр+а3) наружная кромка стрелки очерчена по уравнениюр, = г+ , .- (22)р+а,а внутренняя по уравнениюр, - у г - - (фиг, 10), (23)9+ агНаличие четырех квадрантов назначенопридавать прибору наибольшую чувствительность. Для получения большего угла отклонения стрелки вместо четырех квадрантов можно взять два сектора с внутренним углом, большим 90", Стрелке может быть придана форма легкой подвижной рамки, а неподвижным элементам в форма цилиндров.На фиг, 11 - 18 приведены подобныеформы выполнения вольтметра. Стрелка прибора в виде металлической рамки укреплена на оси, находящейся под действием спиральных пружин или подвешена на нити. Для отсчета по шкале к рамке или к оси должен быть прикреплен особый указатель. Рамка может быть сделана из узкой металлической полоски или из проволоки, Она вращается на оси так, что ее боковые стороны проходят при этом между цилиндрическими поверхностями неподвижных элементов. От ширины боковых сторон рамки зависит чувствительность и равномерность шкалы прибора. Одна из кромок цилиндров обрезана по плоскости и изображается на развертке цилиндра прямой линией, а вторая кромка очерчена по пространственной кривой, выражаемой в цилиндрических, координатах уравнениямир = сопз 1 (24) и Ь = 1 п т (р+ и), (25)Здесь Ь - расстояние точки на кривой, отсчитанное от плоской кромки цилиндра, о - угол поворота стрелки; а т и аимеют прежнее значение. На развертке цилиндра эта кривая выразится уравнениемЬ = 1 п т (х+ а), (26)где л = г о, а г - радиус цилиндра (фиг. 11 и 12). При другой форме выполнения обе кромки цилиндров очерчены по кривым согласно уравнениямр =сопй (27) и Ь = - 1 п т ( р+ а), (28) при чем + Ь и - Ь отсчитываются от плоскости, перпендикулярной к осн цилиндров и проходящей через середину высоты цилиндров (фиг. 13 и 14), Можно обе кромки цилиндров расположить впараллельных плоскостях перпендикулярно к оси цилиндра. В этом случае стрелка выполняется в виде рамки, при чем часть, рамкй, находящаяся,в пространстве между цилиндрами, изогнута так, что образует цилиндрическую поверхность,концентричную неподвижным цилиндрам, Одна из кромок этой поверхности лежит в плоскости одной из кромок цилиндров. Вторая кромка описана по уравнениямр = сопз (29) и Ь= (фиг, 15 и 16), (30)Ьгде р, Ь, ф и а имеют прежнее значение, а Ь - постоянная, зависящая от размеров3и чувствительнЬсти прибора. Можно одну кромку стрелки очертить по уравнениямр = сопз (31) и Ь =+, . (З 2)Ь, (р+а) а вторую по уравнениямр = сопзйЬЬ= -при чем Й отсчитывается от плоскости, перпендикулярной к оси цилиндров и проходящей через,Ъередину высоты цилиндров. (фйг. 17 и 18).Все вышеприведенные формулы относятся к случаю, когда направляющая сила подвижного элемента создается спиральной пружиной или нитью подвеса. В случае же, если направляющая сила создается противовесом, то, согласно данным авто.ИЯ Ара, уравненйе=, должно быть зарю р+ аменено следующим уравнением.(+ "), (З 5)ссср (ср+ а)2При конструктивном выполнении для очерчивания кромок элементов следует применять в этом случае вместо уравнений 15, 20, 25, ЗО, соответственно, сле-. дующие:р=гп и(Ч+а)1 - - +0 (Зб)(со+а)2(э+а)4Вольтметры могут быть выполненымногокамерными, а стрелку и пластину или стрелку ицилиндры можно поменять местами, т. е. сделать подвижными пластины или цилиндры, снабдив их соответствующим указателем, а стрелку закрепить неподвижно. Это ничего не изменит во взаимодействии элементов, лишь бы выполнялось условиеИЯ Ау р+аесли вольтметр с пружиной или условиеИЯ . А зш (р+а)4 щР (ф+ а)2в случае применения противовеса.Предмет изобретения.1. Электростатический вольтметр, отлм.; чающийся тем, что для получения равно.мерной шкалы очертания его подвижных и неподвижных элементов выполнены таким образом, что удовлетворяют уравнениюБ Абр р+ игде 5 обозначает, площадь проекции подвижного элемента на неподвижный, ф -угол поворота подвижного элемента отнулевого положения, А и а в постоянндля приборов, направляющая сила коихсоздается пружиной или нитью подвеса.2. Видоизменение электростатическоговольтметра по,п. 1 для случая, когда направляющая сила создана противовесом,отличающееся тем, что очертаниям элементов придана такая форма, что их очертания удовлетворяют уравнению,И 5 А з 1 п(э+ а)Ь (р+ а)2