مميزات وعيوب الجلفانومتر
من مميزات الجلفانومتر
- لن يتأثر بمجال مغناطيسي قوي أو كبير.
- إنه يعتبر جهاز دقيق وموثوق.
- المقاييس به موحد.
- تعد نسبة عزم الدوران إلى الوزن عالية.
- له حساسية عالية.
- لا تتأثر المجالات المغناطيسية الشاردة بسهولة.
الجلفانومتر يعتبر نوع واحد من مقياس التيار الكهربائي، الجلفانومتر وهو أداة للكشف عن التيار الكهربائي وقياسه أيضًا، فالجلفانومتر هو الجهاز الذي يستعمل لقياس حجم الجهاز أو الكشف عن توفر جهد صغير (V) والتيار (I)، كما يستعمل الجلفانومتر بشكل رئيسي لمقياس الجهد والجسور حيث يشيرون إلى التيار الصفري أو يعرف بالانحراف الفارغ، [1]
من عيوب الجلفانومتر
- يمكن أن يفسد الحمل الزائد في نوع من الجلفانومتر.
- لا يمكن تغيير عزم الاستعادة بسهولة.
- سيؤدي تغيير درجة الحرارة إلى تغيير داخل استعادة عزم الدوران.
- لا يمكن استعماله لقياس كميات التيار المتردد.
- يمكن استعماله فقط لقياس التيارات المباشرة.
- يطور أخطاء نتيجة لعوامل مثل تقادم الأدوات والمغناطيس الدائم وتلف الزنبرك نتيجة للإجهاد الميكانيكي.
- يتسبب التغيير في درجة الحرارة إلى تغيير داخل استعادة عزم الدوران.
- استعادة عزم الدوران فلا يمكن تغييره بسهولة.
- يمكن استعمال هذه الأداة فقط لقياس كمية التيار المباشر ولا يمكن استعماله لقياس كميات التيار المتناوب.
- ويتواجد احتمالية لإلحاق الضرر بالألياف البرونزية الفوسفورية أو الربيع الحلزوني نتيجة للإجهاد الشديد.
من عيوب الجلفانومتر أنه ليس دقيقاً ولا عملياً
غير متاح استعمال الجلفانومتر كطريقة لقياس التيار نتيجة لاتباع اثنين ولكنه يعد ليس دقيقاً ولا علمياً للأسباب الاتية:
- يشتمل الجلفانومتر على مقاومة كبيرة محدودة ومتصل داخل سلسلة في الدائرة، لان هذا يؤدي لمقاومة الدائرة وبالتالي يغير قيمة التيار داخل دائرة كهربائية.
- الجلفانومتر يعد جهاز حساس جداً، فهو يعطي انحرافًا كاملاً لمقياس تيار ترتيب ميكرو أمبير، وبالتالي إذا تم توصيله على هذا النحو فلن يتم قياسه الحالي لترتيب الأمبير.[2]
كيف يتم تحويل الجلفانومتر الى فولتميتر
الفولتميتر يعد أداة تستعمل لقياس فرق الجهد بين طرفي موصل الحمل الحالي، الجلفانومتر هو نوع من مقياس التيار الكهربائي الحساس أو جهاز القياس الرقمي المتعدد للكشف عن التيار الكهربائي، وقد كانت الجلفانومترات من الأدوات الأولى المستخدمة لاكتشاف وقياس التيارات الكهربائية، وكان يمكن
تحويل الجلفانومتر إلى الفولتميتر من خلال توصيل مقاومة عالية في اتصال متسلسل بداخله،
ويتم معايرة المقياس بالفولت، وقد تحدد قيمة المقاومة المتصلة في سلسلة نطاق الفولتميتر، وتعتبر الطريقة الحسابية كالتالي:
مقاومة الجلفانومتر = G
التيار المطلوب لإنتاج انحراف كامل النطاق في الجلفانومتر = Ig
نطاق الفولتميتر = V
مقاومة الفولتميتر = R.
نظرًا لأن R متصل على التوالي مع الجلفانومتر ، فإن التيار عبر الجلفانومتر:
Ig = R + GV
∴ R = V / Ig −G
فيتم حساب المقاومة بواسطة هذه المعادلة المتصلة في سلسلة، فالمقاومة الفعالة للفولتميتر هي Rv = G + R. Rv كبير جدًا وبالتالي يتم توصيل الفولتميتر بالتوازي في دائرة لأنه يسحب أقل تيار من الدائرة.[3]
يستخدم الجلفانومتر لقياس
الجلفانومتر هو أداة تستخدم
لقياس تيار كهربائي صغير أو دالة للتيار عن طريق انحراف ملف متحرك،
الانحراف هو دوران ميكانيكي يشتق من القوى الناتجة عن التيار.
النوع الأكثر شيوعًا في الجلفانومتر هو D’Arsonval galvanometer حيث يتكون نظام الإشارة من ملف ضوئي من الأسلاك معلق من شريط معدني بين أقطاب مغناطيس دائم، كما يتفاعل المجال المغناطيسي الناتج عن تيار يمر من خلال الملف مع المجال المغناطيسي للمغناطيس الدائم، مما ينتج منه عزم الدوران أو قوة الالتواء، ومن ثم يدور الملف وهو الذي تعلق عليه إبرة أو مرآة، تحت تأثير عزم الدوران وقد توفر الزاوية التي تدور من خلالها لموازنة التواء التعليق مقياسًا للتيار المتدفق في الملف، وقد تُقاس الزاوية بحركة الإبرة أو بانحراف شعاع الضوء المنعكس من المرآة.[4]
شرح طريقة عمل الجلفانومتر
حين يكون الجلفانومتر متحالفًا مع دائرة، فسيكون تدفق التيار موجودًا في الملف، ونظرًا لأن الملف يتأخر داخل مجال مغناطيسي، فإن عزم الدوران المنحرف يعمل عليه وبسبب هذا العزم، سيشرع الملف في الجلفانومتر بالدوران من مكانه.
وحين يدور الملف فيتم لف نوابض التحكم ويمكن تطوير عزم دوران قابل للتمدد داخلها، وبعد هذا يقاوم دوران الملف، ستكون زاوية دوران الملف ملائمة مع عزم الدوران، حين يتحول عزم الاستعادة إلى ما يعادل عزم الدوران المنحرف، فإن الملف يرتاح في وضع ثابت، كما يستعمل الجلفانومتر بشكل رئيسي في الدوائر الكهربائية المختلفة لاكتشاف التيار وكذلك في التجارب لتحديد النقطة الفارغة.
لذا يمكن حماية ذلك من هذه الأضرار المحتملة باستعمال سلك عريض بخلاف هذا من خلال توصيل شريط نحاسي بالتوازي مع الملف الخاص به والذي يُعرف باسم التحويلة، وحين عند مقارنتها بمقاومة الملف، تكون مقاومته صغيرة جداً وبالتالي، فإن أغلب تدفق التيار يزود من خلال التحويلة وبعض كمية التيار التي يتم توفيرها عن طريق الملف، لذلك ، لا توجد فرصة لإلحاق الضرر بالملف.[5]
استخدامات جهاز الجلفانومتر
1. يستعمل الجلفانومتر في المدارس، في المختبرات لغرض القياس الحالي وفهم مبدأ العمل الأساسي لأدوات القياس.
2. يستخدم لتحديد المواقع ونظام التحكم في السيارات الحديثة، وبالهندسة الميكانيكية الثقيلة.
3. هناك العديد من الاستخدامات الهامة للجلفانومترات مع أنظمة المسح بالليزر في الهندسة المدنية.
4. الجلفانومتر يستخدم في لحام شعاع الليزر ، تلفزيونات الليزر ، شاشات الليزر كما لهذه التطبيقات يتم استخدام الجلفانومتر في نظام الحلقة المغلقة.
5. تم تصميم الجلفانومتر كملف متحرك في مغناطيس دائم ، وتُستخدم هذه الآلية في الكثير من التطبيقات مثل محركات الأقراص الثابتة والمشغلات وما إلى هذا.
6. يتم استعمال الجلفانومتر في أنواع مختلفة من العدادات مثل مقياس VU ، مقياس الضوء ، إلخ.
7. يمكن استخدام الجلفانومتر كمقياس التيار الكهربائي والفولتميتر باستخدام التحويلة والمقاومة المتسلسلة.[6]
تدور الحلقة السلكية في الجلفانومتر بسبب
حين يمر تيار عبر سلك ، يتم إنتاج مجال مغناطيسي حول السلك، وحين يتم وضع هذا السلك في مجال مغناطيسي خارجي ، يتفاعل المجالان، مما ينتج عنه قوة مؤثرة على السلك، و إذا كان المجال المغناطيسي والتيار في السلك متعامدين مع بعضهما البعض، فإن مقدار هذه القوة يُعطى بالقيمة 𝐹 = 𝐵𝐼𝐿 ، حيث 𝐵 هي كثافة التدفق المغناطيسي للحقل الخارجي ، و هي التيار في السلك ، و 𝐿 هو طول السلك في المجال المغناطيسي. يمكن تحديد اتجاه هذه القوة باستخدام قاعدة اليد اليسرى لفليمينغ ، كما هو موضح في الرسم البياني أدناه.
إذا كان متوفر حلقة مستطيلة من السلك الحامل للتيار في المجال المغناطيسي، فإن الحلقة السلكية ستختبر عزمًا، مما يؤدي إلى تدويرها، ويكون هذا بسبب
الشحنة تتدفق في اتجاهين متعاكسين على جانبي الحلقة،
ومن ثم، فإن جانبي الحلقة يواجهان قوى تعمل في اتجاهات مختلفة، ويُعرف دوران حلقة سلكية في مجال مغناطيسي بتأثير المحرك، كما هو موضح في الرسم البياني التالي.
الحلقة السلكية متصلة بمؤشر يتحرك على طول مقياس بينما تدور الحلقة. هذا يسمح لنا بقياس التيار المار من الحلقة، حين لا يكون هناك تيار في الحلقة، يكون المؤشر في وضع عمودي، مشيرًا إلى تيار يساوي 0 أ، وعندما يمر تيار من خلال الحلقة فتدور الحلقة حتى تصل إلى التوازن مع نوابض الالتواء.[7]
