Il voltmetro elettrostatico è uno strumento utilizzato per misurare medie ed alte tensioni (oltre i 10.000 V). Questo strumento deriva direttamente dall’elettrometro, con tutti gli accorgimenti per renderlo più robusto e direttamente utilizzabile. Il voltmetro elettrostatico è stato introdotto per compiere misurazioni di tensione che non possono essere effettuate utilizzando convenzionali voltmetri a contatto.
Approfondimento
Molte misurazioni di tensione non possono essere effettuate utilizzando convenzionali voltmetri a contatto poiché richiedono il trasferimento di carica al voltmetro, causando così il caricamento e la modifica della tensione di origine. Ad esempio, quando si misura la distribuzione di tensione su una superficie dielettrica, qualsiasi tecnica di misurazione che richiede il trasferimento della carica, non importa quanto piccola, modificherà o distruggerà i dati effettivi.
Se si costruisce un voltmetro elettrostatico contrapponendo una serie alternata di armature (molte armature fisse contrapposte ad altrettante armature mobili, in modo da moltiplicarne l’effetto finale) si possono avere degli strumenti per tensioni anche più modeste (dell’ordine dei 100 V). In questi strumenti la coppia di smorzamento è data da un magnete permanente che agisce sulle armature mobili del voltmetro.
Per evitare che lo strumento si possa danneggiare quando viene alimentato, esiste una resistenza di grande valore, tra un morsetto esterno e l’armatura fissa con il preciso scopo di rendere abbastanza lento il caricamento delle armature dello strumento. Come per tutti gli altri strumenti la tensione all’armatura mobile è data attraverso la molla antagonista.
Se abbiamo la necessità di misurare tensioni elevate viene utilizzato un voltmetro elettrostatico con minor armature contrapposte oppure anche un voltmetro dove il principio di funzionamento si basa sulla variazione della distanza tra le armature. Questo tipo di voltmetro elettrostatico può misurare tensioni ben oltre i 500.000 V. Il grande pregio di questa classe di strumenti di misura è il loro bassissimo autoconsumo che è dell’ordine di poche decine di milionesimi di Ampere (circa 10 microampere) anche con tensioni a frequenza industriale (42 – 60 Hz).
I voltmetri elettrostatici hanno il vantaggio di poter essere usati senza corrente e sia con differenza di potenziale alternata sia con quella continua.
Il primo voltmetro elettrostatico fu inventato da William Thompson (Lord Kelvin) nel 1887, andando incontro alla richiesta sempre crescente di innovazione nell’industria elettrica, mentre Edward Weston ideò alcuni dei voltmetri più famosi nella prima fase dell’età elettrica.
Scheda Tecnica
Categoria: Voltmetro
Progettista: William Thompson
Anno di produzione: 1938 (1886 voltmetro elettrostatico non portatile)
Dimensione: 5x15cm
