ปากกาทดสอบสนามไฟฟ้าสถิตแบบสามจุด
โครงสร้างของปากกาทดสอบสนามไฟฟ้าสถิตสามจุด
ฐานฉนวนประกอบด้วยจุดกำหนดตำแหน่งคงที่และจุดกำหนดตำแหน่งแบบไดนามิกของรางนำเชิงเส้น จุดกำหนดตำแหน่งแบบไดนามิกสามารถเคลื่อนลวดผ่านท่อโลหะไปตามรางนำเชิงเส้น ปลายด้านหนึ่งเชื่อมต่อกับปากกาทดสอบ และปลายอีกด้านหนึ่งผ่านฐานฉนวนเป็นสายเชื่อมต่อของตัวควบคุมไฟฟ้า สายไฟที่อยู่ระหว่างท่อทั้งสองถูกหุ้มด้วยท่อโลหะ และปลายท่อโลหะสามารถงอได้อย่างอิสระเป็นจุดทดสอบ วัสดุเป็นลีดคอร์ ลีดคอร์บาง ตำแหน่งถูกต้อง และไมโครคริสตัลไลน์นำไฟฟ้าจะไม่เป็นรอยระหว่างการใช้งาน ความยาวของแกนนำไมโครคริสตัลไลน์ที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้าสามารถปรับได้โดยใช้ปุ่มแรงดันด้านข้างและเปลี่ยนได้ง่าย
หลักการทำงานของปากกาทดสอบสนามไฟฟ้าสถิตแบบสามจุด
ในระหว่างการทดลอง ให้ต่อสายเชื่อมต่อของตัวควบคุมไฟฟ้าเข้ากับตัวควบคุมไฟฟ้า และวางจุดกำหนดตำแหน่งคงที่ที่อิเล็กโทรด A จุดกำหนดตำแหน่งแบบไดนามิกจะเคลื่อนไปตามรางนำทางไปยังอิเล็กโทรด B: เลื่อนปากกาทดสอบไปบนไมโครคริสตัลที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้า และ ใช้จุดทดสอบเพื่อหาจุดสมศักย์ ซึ่งก่อตัวเป็นรูปสามเหลี่ยมที่มั่นคงพร้อมจุดยึด 2 จุดตามความรู้ทางเรขาคณิต ไม่ว่าจะวางสามเหลี่ยมไว้ที่ไหนเมื่อมันไม่เสียรูป ตำแหน่งสัมพัทธ์ของจุดยอดทั้งสามของสามเหลี่ยมจะไม่เปลี่ยนแปลง ดังนั้น ตราบใดที่จุดกำหนดตำแหน่งสองจุดของปากกาทดสอบสามจุดวางอยู่บนจุดอ้างอิงที่สอดคล้องกันบนกระดาษพิกัด ตำแหน่งของจุดทดสอบบนกระดาษพิกัดก็คือจุดสมศักย์ วิธีการกำหนดตำแหน่งของจุดสมมูลนี้ จุดสมศักย์เรียกว่าวิธีการกำหนดตำแหน่งแบบสามจุด
ข้อดีของปากกาทดสอบสนามไฟฟ้าสถิตแบบสามจุด
หลังจากที่ปากกาทดสอบสนามไฟฟ้าสถิตสามจุดวัดจุดศักย์ไฟฟ้าสถิตบนไมโครคริสตัลที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้าแล้ว ตำแหน่งของปากกาบนกระดาษพิกัดสามารถกำหนดได้โดยตรงโดยใช้วิธีการกำหนดตำแหน่งสามจุด ไม่เพียงแต่ปรับปรุงความแม่นยำในการวัดและประสิทธิภาพการทดลองเท่านั้น แต่ยังมีข้อดีดังต่อไปนี้:
1) ด้วยการออกแบบนี้ เส้นโค้งศักย์เท่ากันสามารถวาดบนกระดาษใดก็ได้ โดยไม่ต้องใช้กระดาษพิกัดพิเศษ ซึ่งช่วยลดต้นทุนของการทดลอง
2) ไม่จำเป็นต้องวาดเส้นพิกัดบนไมโครคริสตัลที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้า ลดขั้นตอนการผลิต ไม่เพียงแต่สามารถปรับปรุงความแม่นยำในการผลิตเท่านั้น แต่ยังช่วยลดต้นทุนการผลิตอีกด้วย
3) มีการใช้งานที่หลากหลาย และสามารถอธิบายการกระจายสนามไฟฟ้าของวัตถุที่มีประจุที่มีรูปร่างซับซ้อนได้ สามารถวัดได้ด้วยปากกาทดสอบสนามไฟฟ้าสถิตแบบสามจุดโดยไม่ต้องทราบการกระจายสนามไฟฟ้าสถิตของวัตถุที่มีประจุล่วงหน้า จึงสามารถวาดการกระจายสนามไฟฟ้าของวัตถุที่มีประจุด้วยรูปร่างใดก็ได้
การปฏิบัติแสดงให้เห็นว่าการใช้ปากกาทดสอบสนามไฟฟ้าสถิตสามจุดเพื่ออธิบายสนามไฟฟ้าสถิตนั้นรวดเร็ว แม่นยำสูง ช่วงกว้าง และการทดลองต่ำ
สามารถมีส่วนร่วมในการสำรวจทดลองมากขึ้น กระตุ้นความสนใจและความกระตือรือร้นในการเรียนรู้ของนักเรียน
