Comment mesurer précisément les petites charges?

J'ai un phénomène qui crée de (petits) déplacements de charges (que je ne peux pas quantifier pour l'instant, c'est le problème principal, disons que la densité de surface de charge sera la même que lorsque vous frottez un ballon gonflé contre vos cheveux), et Je veux le mesurer. Mon idée est d'utiliser un petit condensateur (0,1 pF) qui stockera les charges déplacées, lié à un oscilloscope précis. J'ai besoin que l'oscilloscope soit interfacé avec mon PC, donc quelqu'un m'a conseillé d'en obtenir un sur picotech.com. Je suppose que j'ai surtout besoin d'un oscillo très sensible, qui sera capable de mesurer de très petites tensions. Et je suppose que j'ai besoin de la plus petite capacité possible à cause de V = q / C.

Que pensez-vous de cette approche ? Je suis sûr qu'il y a des effets que je n'ai pas pris en compte (je suis mathématicien, débutant en électronique), et quelqu'un pourrait-il me dire quel oscilloscope je pourrais acheter, s'il vous plaît? Mon budget est jusqu'à 400 euros. Merci !

capacitor oscilloscope

— Alfred
source

Je pense que la capacité d'entrée de votre oscilloscope submergera un condensateur de 0,1pF. Vous devez nous donner une estimation du montant que vous souhaitez observer. En fin de compte, 400 euros ne vont probablement pas recevoir de matériel de test haut de gamme.

— Elliot Alderson

@ElliotAlderson disons que la densité de la surface de charge sera la même que lorsque vous frottez un ballon gonflé contre vos cheveux, qui peuvent ensuite coller au plafond

— Alfred

Ce n'est pas utile. Je n'ai jamais mesuré la charge de cette expérience. De combien de coulombes parlez-vous? Pourquoi parlez-vous de "densité de surface de charge" au lieu de quantités absolues de charge? Je pense que vous devez nous donner beaucoup plus d'informations.

— Elliot Alderson

Dans ce cas, vous avez besoin de quelque chose de plus le long d'un électromètre . Ce sujet est également abordé sur EEVblog, ici et ici .

— Dave Tweed

Dave Tweed l'a. Recherchez un "amplificateur d'électromètre" à utiliser comme extrémité sensible à un oscilloscope plutôt ordinaire.

— Brian Drummond

Si vous utilisez un amplificateur de charge à transimpédance, la capacité d'entrée de l'amplificateur est à une masse virtuelle de sorte qu'elle n'a qu'un effet (au premier ordre) sur le bruit.

schématique

^{simuler ce circuit - Schéma créé à l'aide de CircuitLab}

R1 fournit un chemin DC pour le courant de polarisation et doit être de très haute valeur

En ignorant R1, le changement de tension de sortie pour la charge d'entrée q est -q / C1

L'amplificateur opérationnel peut être de type électromètre, mais si vous n'avez aucune idée de l'amplitude de charge, vous voudrez peut-être commencer par un 2,50 $ (ou 0,25) avant d'utiliser un 25 $.

Essayez peut-être 100pF ou 1nF et 10M (constante de temps 1ms / 10ms) en supposant que cela correspond à la synchronisation de votre impulsion de charge.

Un ampli-op de courant de polarisation fA décent peut probablement fournir une sortie utile avec des signaux de 100uV ou moins, ce qui représente une charge de 0,01pC avec 100pF. Vous pouvez ajouter un étage d'amplification par la suite si vous voulez un peu plus de portées à large bande passante de tension qui ont tendance à être assez bruyantes même à x1.

Je soupçonne que vous avez un peu de charge en fonction de votre description approximative et que vous devrez peut-être avoir plus de capacité et / ou de résistance en série pour éviter d'endommager les tensions - une autre raison de commencer avec un ampli-op à prise moins cher.

— Spehro Pefhany
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