Physique Chimie Biologie Technique LEYBOLD DIDACTIC GMBH

11/95-Sf- Mode demploi 532 14Instrucciones de servicio

El electrmetro amplificador (factor de amplificacin 1) es untransformador de impedancias con una entrada de tensin deimpedancia extremadamente alta ( 1013 ) y una salida de ten-sin de impedancia extremadamente baja ( 1 ).

Conectado a un voltmetro conectado o a un instrumento indicador,o a un registrador, el aparato sirve:

1.1 Para la medicin cuasi-esttica de tensiones de hasta 10 V(.1.2 Para la medicin de alta impedancia de tensiones de ms

de 10 V mediante un divisor de tensin hmico empleandoresistencias STE .

1.3 Para la medicin cuasi-esttica de tensiones de ms de10 V( mediante un divisor de tensin capacitivo empleandocondensadores STE .

2. Con resistencias STE de 1 M hasta 10 G comoShunts para la medicin de corrientes muy pequeas(1 V en la salida = 10-6 A hasta 10-10 A).

3. Con condensadores STE de 103 nF hasta 1 nF comomedidor de carga (1 V en la salida = 10-6 As hasta 10-9 As).

Ejemplos de experimentos:

Medicin de carga y tensin en electrosttica Medicin de carga y tensin en el condensador de placas

(544 22 23); determinacin del coeficiente 0 Medicin de tensin en conductores lquidos: estudios electro-

qumicos con un electrodo de medicin; registro de lneas equi-potenciales en una celda electroltica (545 09).

Ionizacin del aire por medio de gases de llama o radiacin Efecto fotoelctrico externo (efecto Hallwachs). Determinacin de h con la celda fotoelctrica (558 77). Experimento de Franck-HertzBibliografa:Libro "Electrosttica 2, Cargas y Campos" (589 176)Experimentos para los estudiantes con informaciones para el docente

1 Instrucciones de seguridad

Lamplificateur lectromtre (gain 1) est un transformateur dadap-tation dimpdance avec entre de tension impdance trs leve( 1013 ) et sortie de tension impdance trs faible ( 1 ).

Combin un voltmtre analogique, un enregistreur,lappareil permet les oprations suivantes:

1.1 Mesure quasi-statique de tensions jusqu 10 V(.1.2 Mesure fortement ohmique de tensions de plus de 10 V

avec diviseur de tension ohmique constitu de rsistancesSTE

1.3 Mesure quasi-statique de tensions suprieures 10 V(avec diviseur de tension constitu de condensateurs STE.

2. Avec des rsistances STE de 1 M 10 G commeshunts: mesure de trs faibles courants (1 V lasortie = 10-6 A 10-10 A).

3. Avec des condensateurs STE de 103 nF 1 nF: mesurede charges (1 V la sortie = 10-6 As 10-9 As).

Exemples dexpriences:

Mesure de charges et de tensions en lectrostatique. Mesure de charges et de tensions sur un condensateur pla-

teaux (544 22 ou 23); dtermination de 0 Mesure de tensions dans des conducteurs liquides: exprien-

ces lectrochimiques avec une chane de mesure monotige;relev de lignes quipotentielles dans une cuve lectrolytique(545 09).

Ionisation de lair par gaz enflamms ou rayonnement alpha Effet photolectrique externe (effet Hallwachs). Dtermination de h avec la cellule photolectrique (558 77). Exprience de Franck-Hertz.

Bibliographie:Livre: Electrostatique: charges et champs Expriences pourlves et informations pour le professeur (589 173)

1 Remarques de scurit

Amplificateur lectromtre

Electrmetro amplificador

Este aparato est diseado para ser empleado en circuitosa ser operados con tensiones bajas de proteccin:

- tensin continua mx. permitida: 60 V

- tensin alterna mx. permitida: 25 V Se permiten tensiones ms altas solo si se ha asegurado

que stas puedan ser reducidas sin retardo, al valor indicadoms arriba o menores a este, cuando se hace el contacto delas partes con tensin.Ello se garantiza en las fuentes de tensin indicadas en laseccin 3.1.

Tensin alterna de alimentacin mxima admisible: 25 V";ptima: 12 V".

A la salida no se debe aplicar ninguna tensin ajena! Los circuitos divisores de tensin que sirven para la me-

dicin de tensiones de ms de 10 V (vase la seccin3.2.2/3 y la Fig. 2.2/3) slo debern ser dotados de resisten-cias R2 condensadores C2, cuyas resistencia dielctricassean suficiente para la tensin aplicada; observar la

Lappareil est prvu pour une utilisation dans des circuits ali-ments par une trs basse tension de scurit:

- tension continue max. admissible: 60 V

- tension alternative max. admissible: 25 V Une tension suprieure ne peut tre admissible qu conditi-

on dtre sr, en cas de contact avec des pices sous tensi-on, quelle sera instantanment rabaisse aux valeurs sus-mentionnes ou des valeurs encore plus faibles.Cela est garanti avec les sources de tension indiques auparagraphe 3.1.

Tension alternative dalimentation max. admissible: 25 V";optimale: 12 V ".

Ne pas appliquer de tension dorigine trangre la sortie! Nquiper les circuits diviseurs de tension pour la mesure

des tensions suprieures 10 V (cf. paragraphe 3.2.2/3 etfig. 2.2/3) quavec les rsistances R2 ou les condensateursC2 dont la rigidit dilectrique est suffisante pour la tensionapplique; tenir compte des conseils donns

2 Description, caractristiques techniques

1 Entre impdance trs leve de lamplificateurDouille (1.1) et douilles internes connectes la massecomme potentiel de rfrence, conformment au schmadu circuit;Douille (1.2) et douilles internes ou externes connectespour le raccordement du potentiel positif ou ngatif de latension dentre (par rapport la masse)Ecartement des douilles: 19 mm (pour enficher les rsistan-ces et condensateurs STE)

2 Entre auxiliaire (cartement des douilles 19 mm, par ex.pour enficher une rsistance de division de tension, un con-densateur, une cage de Faraday (546 12) ou la chambredionisation ouverte (cf. fig. 5/6).

3 Sortie impdance trs faible pour raccorder des volt-mtres quelconques (gamme de mesure 10 V max.), dansla mesure o ils utilisent un courant de moins de 5 mA, parex. instruments cadran, enregistreur XY ou YT.

4 Trimmer pour tension doffset (activation rarement nces-saire; cf. paragraphe 3.5).

5 Douilles de raccordement de la tension alternative dali-mentation (12 V() do vient, aprs redressement interne,la tension continue ncessaire lamplificateur oprationnel.

Entres (5.1) et (5.2) branches en parallle pour une utili-sation au choix

(5.1) paire de douilles de 4 mm pour le branchement de latension par le cble fiches de 4 mm

(5.2) douille pour fiche creuse de ladaptateur secteur en-fichable 12 V"/20 W (562 791 pour 230 V" et 562 792pour 115 V")

2 Descripcin y datos tcnicos

1 Entrada de alta impedancia del amplificador. Clavijero (1.1)y clavijeros conectados internamente segn el circuitoimpreso estn conectados a tierra como potencial dereferencia; clavijero (1.2) y clavijeros conectados interna oexternamente para la conexin del potencial positivo o negativode la tensin de entrada (con respecto a tierra). Distanciaentre los bornes: 19 mm (para enchufar resistencias ycondensadores STE).

2 Entrada auxiliar (distancia entre bornes: 19 mm), por ej.para enchufar una resistencia divisora de tensin o un con-densador, un vaso de Faraday (546 12) o la cmara deionizacin abierta (vase la Fig. 5/6).

3 Salida de baja impedancia del amplificador para la conexinde voltmetros opcionales (rango de medicin mx.: 10 V),siempre que se registre una corriente menor a 5 mA, por ej.para instrumentos indicadores, registradores XY o TY.

4 Potencimetro de ajuste para tensin Offset (accionamientopor lo general no necesario; vase la seccin 3.5).

5 Clavijeros de conexin para la tensin alterna de alimen-tacin (12 V"), de la que, mediante rectificacin interna, seobtiene la tensin continua necesaria para el funcionamientodel amplificador operacional.Entradas (5.1) y (5.2) conectadas en paralelo para unempleo opcional

(5.1) Par de clavijeros de 4 mm para conectar la tensinmediante cable con conectores de 4 mm

(5.2) Clavijero para el conector hueco del adaptador de ali-mentacin de 12 V"/20 W (562 791 para 230 V" 562 792 para 115 V")

Fig. 1

recomendacin sobre aparatos indicada en las secciones3.2.2 y 3.2.3. Observar en especial la impresin de "650 V"en el condensador!Si la carcasa est sucia, no limpiarla con disolventesagresivos (limpiarla solo con un pao hmedo).

aux paragraphes 3.2.2 et 3.2.3 et notamment de linscription"650 V" sur le condensateur!Ne pas utiliser de solvants agressifs mais un chiffon humidepour nettoyer le botier encrass.

2

Caractristiques techniques

Gain: 1.00

Rsistance dentre: 1013 Courant dentre: 0,5 pACapacit dentre propre: 50 pFGamme de tension dentre: 10 V(

1 kV( (par des alimentations)10 kV( (par des tigesfrottes)

Rsistance aux surtensions

Hauteur tension de sortie: 10 V( pour une tensiondalimentation de 12 V"

Courant de sortie: 5 mA, rsiste en permanenceaux courts-circuits

Rsistance de sortie: 1 Dimensions: env. 11,5 cm x 11,5 cm x 3 cm

Poids: 0,15 kg

3 Utilisation

Important!A cause de sa grande sensibilit, il se peut que lamplificateurlectromtre soit perturb pendant certaines expriencespar des influences lectrostatiques (par ex. mesure de lacharge avec la cage de Faraday, mesure de courantsdionisation; exprience de Franck-Hertz).

Remde: Relier lexprimentateur une douille de massede lamplificateur au moyen de la tige de raccordement(532 16) et dun cble dexprience; Relier la terre la bornede mise la masse.

3.1 Matriel supplmentaire ncessaire

Source de tension 12 V"( pour lalimentation delamplificateur lectromtre, par ex.

adaptateur secteur enfichable 12 V"/20 W fiche creuse(562 791 pour 230 V" et 562 795 pour 115 V")

outransformateur 6 V/12 V; 30 W 562 73oualimentation 450 V( 522 27

Multimtre pour tensions continues 10 V(, p. ex.ampremtre-voltmtre 531 94oumultimtre METRAmax 2 531 100ouenregistreur par ex. 575 663

Source de tension continue pour le circuit de mesure dont latension, le courant et la charge doivent tre mesurs; (voir aussiparagraphe 1)

source trs basse tension par ex. 521 35oupour les tensions inoffensives 42 V:alimentation 450 V( 522 27oubtonnets de friction 541 00

Tige de raccordement 532 16

Rsistance STE impdance leve et condensateur STE cf.paragraphes 3.2 3.4.

Datos tcnicos

Ganancia 1.00

Impedancia de entrada: 1013 Corriente de entrada 0,5 pACapacidad de entrada: 50 pFRango de tensin de entrada: 10 V(

1 kV( (de fuentes de ali-mentacin)10 kV( (producida medi-ante varillas frotadas)

Resistencia a la sobretensin

Amplitud de la tensin de salida: 10 V( con una tensin dealimentacin de 12 V"

Corriente de salida: 5 mA, a prueba permanentede cortocircuito

Resistencia de salida: 1 Dimensiones: aprox. 11,5 cm x 11,5 cm x 3 cm

Peso: 0,15 kg

3 Operacin

Importante!Debido a la gran sensibilidad de medicin del electrmetroamplificador, en algunos experimentos pueden presentarseinducciones perturbadoras (por ej. en la medicin de cargacon el vaso Faraday; en la medicin de corrientes de ioni-zacin; en el experimento de Franck-Hertz).

Remedio: Conectar el experimentador con un clavijero demasa del amplificador a travs de la varilla de conexin(532 16) y del cable de experimentacin; conectar a tierrala conexin a masa.

3.1 Adicionalmente se requiere

Fuente de tensin de 12 V" para la alimentacin delelectrmetro amplificador, por ej.

Adaptador de alimentacin de 12 V"/20 W con conector hueco(562 791 para 230 V" 562 795 para 115 V")

Transformador 6 V/12 V; 30 W 562 73Fuente de alimentacin de 450 V( 522 27

Multmetro para tensiones continuas 10 V(, por ej.Aparato de medida AV 531 94Multmetro METRAmax 2 531 100Registrador por ej. 575 663

Fuente de tensin continua para el circuito de medicin, en elque va a medir la tensin, corriente o carga; (vase tambin laseccin 1)

Fuente de tensiones bajas por ej. 521 35para tensiones no peligrosas al contacto 42 V:Fuente de alimentacin de 450 V( 522 27Par de varillas de frotacin 541 00

Varilla de conexin 532 16

Resistencias STE de alto ohmiaje y condensadores STE.Vase las secciones 3.2, 3.3 y 3.4.

3

3.2 Mesure de tensions

3.2.1 Mesure quasi-statique de tensions jusqu 10 V( (cf. fig. 2.1)

3.2.2 Mesure fortement ohmique de tensions de plus de 10 V(

Principe (cf. fig. 2.2):

On divise la tension totale mesurer avec un diviseur de tensionohmique R1, R2. On obtient:

U0 = U1 + U2 (1)

U1 tant la tension dentre de lamplificateur Ue.

On a

U1U2

= R1R2

(2)

ou

U1 = R1R2

U2 (3.1)

et

U2 = R2R1

U1 (3.2)

Si R1 est petit compar R2 et que, cause de (2) U1 estfaible par rapport U2, on peut ngliger U1 dans (1). Il enrsulte partir de (1) en tenant compte de (3.2) et de lquationU1 = Ue = Ua

U0 U2

U1 R2R1

= Ua R2R1

Important:Choisir les rsistances de telle sorte que la chute de tension R1 ne dpasse pas 10 V.

Rsistances STE ncessaires:1 M (577 76)

10 M (577 78)100 M (577 00)

1 G (577 02)10 G (577 03)

3.2 Medicin de tensin

3.2.1 Medicin cuasi-esttica de tensiones de hasta 10 V((vase la Fig. 2.1)

3.2.2 Medicin de alto ohmiaje de tensiones de ms de 10 V(

Principio (vase la Fig. 2.2):

La tensin total a medir

U0 = U1 + U2 (1)

se divide a travs de un divisor de tensin hmico R1, R2; endonde U1 es la tensin de entrada de amplificador Ue.Como:

U1U2

= R1R2

(2)

U1 = R1R2

U2 (3.1)

y

U2 = R2R1

U1 (3.2)

Si R1 es pequea frente a R2, entonces como se puede ver enla ecuacin (2), U1 es pequea respecto a U2, esto significaque se podr despreciar U1 en la ecuacin (1). Con ello sededuce de (1), considerando (3.2) y la igualdad U1 = Ue = Ua que:

U0 U2

U1 R2R1

= Ua R2R1

Importante:Elegir las resistencias, de manera que la cada de tensin enR1 no sea superior a 10 V.

Resistencias STE requeridas:1 M (577 76)

10 M (577 78)100 M (577 00)

1 G (577 02)10 G (577 03)

Fig. 2.2

Mesure fortement ohmique de tensions suprieures 10 V

Medicin de alto ohmiaje de tensiones de ms de 10 V(

Fig .2.1

Mesure quasi-statique de tensions jusqu 10 V(

Medicin cuasi-esttica de tensiones de hasta 10 V(

4

3.2.3 Medicin cuasi-esttica de tensiones de ms de 10 V

Principio (vase la Fig. 2.3):Anlogamente al divisor de tensin hmico (seccin 3.1.2) y

considerando C = 1C1

+ 1C2

se obtiene:

U1 = C2C1

U2

y

U2 = C1C2

U1

Con C1 > C2 para la tensin total se tiene:

U0 = U1 + U2 con U1 C2 on a pour la tension totale

U0 = U1 + U2 avec U1

Resistencias STE requeridas para la medicin de corriente:

Cat. No. Resistencia I para Ua = 1 V577 76577 78577 00577 02577 03

1 M10 M

100 M1 G1 G

10-6 A10-7 A10-8 A10-9 A10-10 A

Tabla 1

3.4 Medicin de carga

Principio (vase la Fig. 4):

Entre la carga Q y la tensin U de un condensador de capaci-dad C existe la siguiente relacin:

Q = C U2

Como Ue = Ua, la tensin de salida Ua es una medida de lacarga Q:

Q = Ua C

Condensadores STE requeridos:

Cat. No. Capacidad Q para UA = 1 V578 15578 31578 10578 25

1 F100 nF

10 nF1 nF

10-6 As10-7 As10-8 As10-9 As

Tabla 2

Para el estudio cuantitativo de cargas en la electrosttica esrecomendable emplear el vaso de Faraday (546 12), el cual sedebe enchufar a un conector (por ej. de 340 89); sumergir en elvaso el cuerpo de experimentacin, por ej. una varilla frotada,para registrar toda su carga como se ilustra la figura 5, en elespacio sin campo del vaso.

3.5 Compensacin Offset

La compensacin a cero de la llamada tensin offset o de com-pensacin, que algunas veces puede presentarse en la salidadel amplificador cuando la entrada de amplificador estcortocircuiteada (Ue = 0), se realiza accionando el potencime-tro 4.

Rsistances STE ncessaires pour la mesure du courant:

No de cat. Rsistance I pour U1 = 1 V577 76577 78577 00577 02577 03

1 M10 M

100 M1 G1 G

10-6 A10-7 A10-8 A10-9 A10-10 A

Tableau 1

3.4 Mesure de charges

Principe (cf. fig. 4):

La relation entre la charge Q et la tension U dun condensateurde capacit C est la suivante:

Q = C U2

Comme Ue = Ua, la tension de sortie Ua caractrise la chargeQ:

Q = Ua C

Condensateurs STE ncessaires:

No de cat. Capacit Q pour UA = 1 V578 15578 31578 10578 25

1 F100 nF

10 nF1 nF

10-6 As10-7 As10-8 As10-9 As

Tableau 2

Pour ltude quantitative des charges en lectrostatique il estconseill dutiliser la cage de Faraday (546 12) fixe sur unefiche (p.ex. de 340 89); pour obtenir la charge globale, plongerle corps dessai - par ex. une tige frotte - dans lespace sanschanp de la cage.

3.5 Compensation doffset

Une tension dite doffset ou de dcalage qui apparat dans detrs rares cas la sortie de lamplificateur, lorsque son entreest court-circuite (Ue = 0), peut tre compense zro entournant le potentiomtre vis 4.

Fig. 4

Mesure de la charge

Medicin de carga

Fig. 3

Mesure du courant

Medicin de corriente

6

LEYBOLD DIDACTIC GMBH Leyboldstrasse 1 D-50354 Hrth Phone (02233) 604-0 Telefax (02233) 604-222 Telex 17 223 332 LHPCGN D by Leybold Didactic GmbH, Printed in the Federal Republic of Germany

Technical alterations reserved

Fig. 5

Dispositif pour la dmonstration de lef-fet ionisant de gaz enflamms ou derayonnements alpha, placs dans unechambre dionisation ouverte composedune plaque de zinc (546 31) et dunelectrode-grille (546 33).

Arreglo experimental para la verificacindel efecto ionizante de los gases de llamao de la radiacin introducidos en unacmara de ionizacin montada con unaplaca de cinc (546 31) y un electrodo derejilla (546 33)

Fig. 6

Dispositif pour mesurer la charge enlectrostatique.Important: Relier lexprimentateur lamasse de lappareil (potentiel de rfrence)avec la tige de raccordement (532 16).

Arreglo experimental para la medicin dela carga en la electrosttica.Importante: Conectar al experimentadorcon la masa del aparato (potencial de refer-encia) a travs de la varilla de conexin(532 16)!