电位差计是一种常见的电测量仪器,常被用来测定电势差、电压、电动势等电学量。它的工作原理有以下几个方面:
电位差计的核心部件是电场,电场被定义为电荷周围空间的物理量。电场原理是电位差计工作的基本原理。它基于观察电场对带电粒子如何产生力的效应。在电位差计的两个电极之间加上电源,这将在电极周围产生一个电场。当在电极中间放置一个测试器,测试器中的电荷将受到电场的作用,从而发生位移。电位差计依靠这种位移来测量电势差。
由于电场提供了能够移动电子的能量,当电场被应用时,电子将在电极之间移动。这个运动可能会导致电荷的相对数量的变化。这就是热电效应的重要性所在,热电效应产生的热发电机可以将热转换成电,这可以在电势差计中用来测量电势差。当电势差测量电路中存在两个不同材料的接触时,这些材料之间的热差异将导致电子的运动。这种运动是热电效应的一种形式,它被用来测量电势差。
半导体是一种特殊类型的材料,在某些方面具有金属和非金属的特性。由于半导体材料的分子结构,它的电导率具有多种调控的方式。这使得半导体材料可以被用来创建类似于晶体管的电子开关。这些开关可以使用电压调节,使其开启或关闭。利用半导体原理制造的电位差计,被称作场效应晶体管放大器,它可以在信号处理中被广泛应用。
电化学是研究化学变化与电现象之间相互关系的学科。根据它的基本原理,当化学变化发生时,将会产生电流。使用特殊对电化学反应较为敏感的电位差计,可以测出很小的电势差。一些电位差计是基于电化学元件制造的。这些元件中包含特定的电解质和电极,能够使它们极为敏感地侦测许多生物化学反应的电位变化。