أجهزة القياس الكهربي – الجلفانومتر

يتم شرح الجلفانومتر الحساس للصف الثالث الثانوي من خلال شرح طريقة عمل الجهاز و مميزات الجهاز و عيوبه. يتطرق المقال لحساسية الجلفانو و أيضا كيفية تحويله لأميتر وفولتميتر.

هناك مجموعة من الأجهزة التي تقوم بقياس الكميات الكهربية و التى من خلالها يتم تحديد كل المعلومات المتعلقة بالدائرة. هذه الكميات مثل شدة التيار الكهربي و فرق الجهد الكهربي و المقاومة الكهربية والتي تقوم بقياسها أجهزة الجلفانو ذو الملف المتحرك والأميتر والفولتميتر والأُوميتر. يعد الجلفانومتر ذو الملف المتحرك حجر الأساس في تركيب باقي أجهزة القياس الكهربي.

وتعتبر الأجهزة (محل الدراسة في منهج 3ثانوي) أجهزة تناظرية فهي تحتوي على مؤشر. و هناك نوع أخر من الأجهزة وهي الأجهزة الرقمية و التي تتميز بشاشة عليها تظهر قيمة القياس.

شرح الجلفانومتر للصف الثالث الثانوي

• جهاز الجلفانو و الأميتر يقيس كل منهم شدة التيارات الضعيفة و القوية على الترتيب و يوصلا على التوالي.

جهاز الجلفانومتر

الفكرة العلمية للجلفانومتر

عزم الإزدواج الناشئ من ملف يحمل تيار كهربي موضوع داخل مجال مغناطيسي. حيث يكون الملف قابل للحركة مما يؤدي إلى دوران الملف. وهذا الدوران يتناسب مع قيمة التيار الداخل لهذا الملف

و بالتالي يمكن الإستدلال على مرور تيار عند دوران الملف. لذلك سمي بـ الجلفانومتر ذو الملف المتحرك.

وظيفة الجلفانو

• الإستدلال على التيارات الضعيفة
• تحديد اتجاه التيار من خلال اتجاه دوران الملف ( مع – عكس) عقارب الساعة.
• تحديد قيمة التيار المستمر الضعيف حيث يتناسب عزم دوران الملف مع شدة التيار المار.

تركيب الجهاز و طريقة عمله

1. عند استخدام مغناطيس له كثافة فيض مغناطيسي عالية B و التي تتركز بواسطة أسطوانة من الحديد المطاوع.
2. ملف يتكون من عدد كبير من الملفات N.
3. فإنه عند دخول هذا الملف تيار حتي و لو كان صغيرا فإن الملف سوف يتولد فيه عزم إزدواج و يدور.
4. لأن المؤشر مثبت على الملف فعند دوران الملف يدور معه المؤشر.
5. يكون العزم الواقع عليه يساوي غير معتمد على زاوية دوران الملف لأن خطوط الفيض تكون صادرة من الأقطاب المقعرة للمغناطيس و التي تتميز بأنها تنتج مجالًا في صورة أنصاف أقطار ( أي أن المجال المخترق للملف عند أي زاوية للملف يكون ثابت).
6. عند الدوران يحدث لى (إلتواء) للملفات الزنبركية.
7. تتناسب زاوية الإلتواء مع قيمة العزم الكهربي.
8. كلما زاد التيار الكهربي زاد العزم و زاد الإلتواء و زادت زاوية إنحراف المؤشر.

و نجد أن

• عند عكس إتجاه التيار الكهربي فإن عزم دوران الملف سوف يعكس إتجاه. و يدور المؤشر في الإتجاه المخالف. فالجلفانومتر يكون صفر تدريجه في المنتصف و هذا يُمكنه من تحديد إتجاه التيار.
• أيضا يمكن تحديد مقدار التيار بمقدار العزم المغناطيسي الناشئ بإستخدام ملفين زنبركيين (حيث أن قيمة العزم المغناطيسي يترجم في الملفات الزنبركية في صورة لى (إلتواء) للملفات الزنبركية بزاوية. و كلما زاد العزم زاد الإلتواء وزادت الزاوية). فإذا كان التيار كبير فهذا سوف يؤدي الى إنحراف كبير و العكس صحيح.

حساسية الجلفانومتر

تعرف الحساسية عامة على أنها مدى انحراف مؤشر الجهاز عند تعرضه لتيار معين. فكلما انحرف المؤشر أكبر عند مرور تيار صغير فيه كلما كان الجهاز حساسا. لذلك يعرف حساسية الجلفانومتر بمقدار زاوية انحراف المؤشر عن صفر التدريج عندما يمر بداخله تيار مقداره 1 ميكروأمبير. و يتلخص في هذه العلاقة

و تقاس الحساسية بوحدة درجة/ميكروأمبير.

لمزيد من التفاصيل حول كيفية عمل الجلفانومتر و تركيبة الداخلي يجب مشاهدة الفيديو

مميزات الجهاز

• انتظام التدريج لأن زاوية الدوران تتناسب تناسبا مع شدة التيار الإستخدام.
• يستخدم مجال مغناطيسي كبير بداخله مما سيؤدي إلى عدم تأثره بالمجالات المغناطيسية الخارجية.
• حساسية كبيرة لذلك يسمى الجلفانومتر الحساس.
• عدم تأثره بالتغير في درجات حرارة الوسط المحيط على عكس الأميتر الحراري.
• يستخدم كأساس للأجهزة مثل الأميتر – الفولتميتر – الأوميتر.

عيوب الجهاز

• تأثر الزنبرك تحديدا مرونة الزنبرك كأي جهاز من كثرة الإستخدام و بمرور الزمن أو بالحرارة.
• حساسية كبيرة التي تكون عيبا في عدم تحمل التيارات الكبيرة.
• يقتصر استخدامها على التيار المستمر فقط.

تحويل الجلفانومتر الى اميتر

يمكن تحويل الجلفانومتر إلى أميتر من خلال توصيله ب مقاومة صغيرة على التوازي تسمي مجزأ التيار Rs.

تحويل الجلفانومتر الى فولتميتر

يمكن تحويل الجلفانومتر إلى فولتميتر من خلال توصيله ب مقاومة كبيرة على التولى تسمي مضاعف الجهد

اختبار على الدروس

فيديو الدرس

• عربي(صفح– فيديو)
• انجليزي(صفح– فيديو)

جهاز الجلفانومتر pdf