การวัดไฟฟ้าแรงดันสูงกระแสตรงโดยโวลต์มิเตอร์ชนิดหมุน (Rotary Voltmeter)

                 ตามรูปเจาะโลหะแผ่นที่ 1 และ 2 เป็นช่อง แล้วซ้อนกับแผ่นที่  3 ต่อแผ่นโลหะ 1,2 ลงดิน ส่วนแผ่นโลหะ 3 นั้นถูกต่อลง ดินโดยโดยผ่านความต้านทาน ซึ่งมักจะเป็นมอเตอร์ แผ่นโลหะ 2 ถูกตรึงไว้กับที่ส่วนแผ่นโลหะ 1 ถูกหมุนด้วยมอเตอร์ เมื่อช่องหน้าต่างของช่องโลหะ 1,2 ซ้อนกัน สนามไฟฟ้าจะผ่านถึงแผ่น 3 ประจุไฟฟ้าจะถูกเหนี่ยวนำขึ้นโดยแปรผันตามสนามไฟฟ้าและพื้นที่ของช่องหน้าต่างเนื่องจากพื้นที่ช่องหน้าต่างแปรผันตามเวลา

                   

                         แผ่นโลหะ 1,2  ซ้อนกันอยู่                                      หลักการของเครื่องวัดสนามไฟฟ้าแบบหมุน
 

                ดั้งนั้น ประจุไฟฟ้าที่ถูกเหนี่ยวนำขึ้นจะเปลี่ยนแปรงไปตามเวลาด้วย ทำให้เกิดกระแสไหลขึ้นในความต้านทาน
               
 

             เมื่อวัดค่าเฉลี่ยของแรงดันที่ตกคร่อมในความต้านทานแล้ว จะสามารถหาค่าของสนามไฟฟ้าได้ ถ้าทราบความสัมพันธ์ของสนามไฟฟ้าและแรงดัน ซึ่งจะได้สมการคำนวณหาแรงดันดั้งนี้

                           
  

 

A static electric field of intensity E (volts/metre) incident on a plane surface of A (m2) will give rise to a surface charge Q (Coulombs) This assumes the electric field is at 90° to the plane surface. From Maxwells' equations:- The quantities are related:- Q = E x eo x A …..(1) If the incident E field is not at 90º, then this expression becomes Q = E x eo x A x cos Ø

Where: Q = the surface charge in Coulombs (C) E = incident electric field. (V/m) eo = permittivity of free space (8.85 x 10-12 F/m) A = surface area of the plane surface (m2) Ø = angle between the measuring surface A and the incident field E.

 

Due to the action of the rotating vane, the incident field E will be modulated in a sinusoidal manner :- Q = E x sin (wt) x eo x A …..(2)

Where w = 2 x Pi x f and f = rotational frequency of the motor driven vane x 2 ( 2 vanes )

 

Current flow in terms of charge is defined as :- i = dQ/dt .....(3) dQ/dt = A x E x eo x w x cos (wt) = i …..(4) Now the voltage (V) across RL = i x RL …..(5) V = RL x A x E x eo x w x cos (wt) …..(6)   In practice RL , A, and eo are all constant. The rotational speed of the motor via the electronics would also be maintained essentially constant. Thus from expression (6) we can now see that the voltage across the load resistor (V) is proportional to the electric field strength (E).

From: Q = C x V = i x t Differentiating (2) with respect to t :- Multiplying (4) by RL :-

            เครื่องวัดชนิดนี้มีลักษณะเด่น คือ มี่ค่าอิมพีแดนซ์ด้านเข้าเข้าสูง ใช้วัดแรงดันของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าสถิต Van de Graaff หรือใช้วัดสนามไฟฟ้าบนดินเพื่อตรวจสอบและพยากรณ์การเกิดฟ้าผ่าซึงมีประโยชน์มากในงานไฟฟ้าแรงดันสูง