الأميتر الحراري

الأميتر الحراري هو جهاز يستخدم لقياس شدة التيار (المستمر و المتردد) بإستخدام التأثير الحراري للتيار الكهربي. و يتم مناقشة تركيب الاميتر الحراري و فكرة عمله و كذلك لماذا تدريج الاميتر الحرارى غير منتظم و عيوب الجهاز. و يطلق علية أيضا أميتر التيار المتردد أو أميتر السلك الساخن.

الجهاز يستطيع قياس
– قيمة التيار المستمر
– القيمة الفعالة للتيار المتردد I_eff

فكرة عمل الأميتر الحراري

التأثير الحراري للتيار الكهربائي

التأثير الحرارى للتيار الكهربى أي سواء كان التيار متردد أو مستمر يتولد حرارة عندما يمر بسلك و التي تؤدي إلى تمدد السلك.

Hot wire ammeter

لا يصلح الاميتر ذو الملف المتحرك لقياس شدة التيار المترددة لذلك يستخدم التأثير الحراري بدل من التأثير المغناطيسي للتيار المتردد في قياس شدته ، والجهاز المستخدم لذلك يسمى الأميتر الحراري أو الأميتر ذو الملف الساخن.

تركيب الأميتر الحراري

• من سلك رفيع مشدود بين المسمارين A,B وهو مصنوع من سبيكة الايريديوم والبلاتين
• مثبت عند منتصف السلك طرف خيط حرير يلف لفه واحدة حول بكرة
• يشد السلك بعد لفه على البكرة بواسطة زنبرك مثبته ومشدود دائما
• البكرة عليها مؤشر يتحرك على تدريج غير منتظم لقياس شدة التيار .
• يوصل بسلك البلاتين والايريديوم على التوازي مقاومة R تستخدم كمجزئ للتيار.

طريقة العمل الأميتر الحراري

• يوصل الجهاز على التوالي بالدائرة المراد قياس شدة تيارها ، فعند مرور التيار في السلك يسخن ويتمدد (و تستخدم سبيكة الايريديوم والبلاتين تحديدا لأنها عندما يمر بها تيار كهربي تسخن تمدد بمقدار محسوس).
• يرتخي السلك المكون من السبيكة فيشده خيط الحرير فتدور البكرة والمؤشر الذي يتحرك على التدريج. و تكون حركة المؤشر بطيئة حتي يستقر.
• على الرغم من استمرار مرور التيار الكهربي يثبت المؤشر عند قيمة التيار. و ذلك عندما تساوي معدل الحرارة المتولدة فيه بسبب مرور التيار مع معدل الحرارة المفقودة منه للوسط المحيط. بالتالي تثبت درجة حرارة سلك الإيريديوم البلاتيني ويقف تمدده.
• تدل القيمة التي يشير إليها المؤشر على التدريج على القيمة الفعالة للتيار المتردد. و يكون مقدار التمدد و الإنحراف يعتمد على معدل الطاقة الكهربية المتبددة (القدرة الكهربية) و التي تتناسب مع مربع التيار.
• يلاحظ ذلك في تدريج الجهاز غير منتظم وأقسامه ليست متساوية بل يزداد اتساعها كلما زادت شدة التيار لأن كمية الحرارة المتولدة في السلك تتناسب طرديا مع مع مربع التيار .

ويدرج الاميتر الحراري بمقارنته بقراءة الاميتر ذو الملف المتحرك عندما يوصلان على التوالي ويمرر فيهما نفس التيار المستمر.

مقارنة بين الأميتر الحراري و الاميتر ذو الملف المتحرك.

وجه المقارنة	الأميتر الحراري	الأميتر ذو الملف المتحرك
فكرة العمل	التأثير الحراري للتيار الكهربي	التأثير المغناطيسي للتيار الكهربي
التوصيل	على التوالي	على التوالي
القياس	القيمة الفعالة للمتردد و التيار المستمر	المستمر فقط
حركة المؤشر	يتحرك ببطأ عند مرور التيار فيه	يتحرك لحظيا بمجرد مرور التيار فيه
التدريج	تدريج غير منتظم	تدريج منتظم
علاقات رياضية	θ α Pw α I2	θ α τ α I
شرط الإتزان	كمية الحرارة المتولدة فيه بسبب مرور التيار = كمية الحرارة المفقودة منه للوسط المحيط	عزم الازدواج الكهربي يساوي عزم لي الملفات الزنبركية

تدريج الأميتر الحراري

• يعاير الجهاز بمقارنته بأميتر ذو ملف متحرك عندما يوصل معه على التوالي ثم يمر فيهما تيار مستمر .
• تدريج الجهاز غير منتظم. لأن انحراف المؤشر يتناسب طع كمية الحرارة المتولدة فيه التي تتناسب طردياً القدرة الكهربية المستهلكة أي مع مربع شدة التيار .

عيوب الأميتر الحراري

• يتحرك مؤشره عند مرور التيار الكهربي بالجهاز ببطء حتى يثبت كما أنه يعود إلى الصفر ببطء بعد قطع التيار عنه.
• يتأثر سلك الايريديوم البلاتيني بحرارة الجو ارتفاعا وانخفاضا وذلك يسبب خطأ في دلالة الاميتر (الخطأ الصفري) و للتغلب على هذا العيب يشد السلك على لوحة من مادة لها نفس معامل التمدد الحراري لسلك البلاتين و الأيريديوم مع عزله عنها .

لمزيد من التفاصيل حول التجربة يجب مشاهدة الفيديو

اختبار على الدرس

فيديو الدرس

• عربي(صفح– فيديو)