تشرح هذه المقالة ما هي الجلفانومترات. بشكل ملموس، سوف تكتشف الغرض من استخدام الجلفانومتر، ومن اخترع هذا الجهاز، وما هي أجزاء الجلفانومتر، والأنواع المختلفة من الجلفانومتر الموجودة، وكيف تعمل أداة القياس هذه.
ما هو الجلفانومتر؟
الجلفانومتر هو أداة قياس تستخدم لقياس التيار الكهربائي. ببساطة، الجلفانومتر هو جهاز يستخدم في الدوائر الكهربائية لتحديد شدة واتجاه التيار الكهربائي في الدائرة.
يرتبط تشغيل الجلفانومتر بالقوة المغناطيسية التي يمارسها المغناطيس الدائم. لأنه اعتمادًا على قيمة التيار الكهربي، تكون القوة المغناطيسية أكبر أو أقل، وبالتالي تتسبب في دوران إبرة الجلفانومتر أكثر أو أقل. أدناه سوف نتعمق أكثر في كيفية عمل هذا الجهاز.
تم وصف المفهوم الفيزيائي وراء الجلفانومتر لأول مرة بواسطة هانز أورستد في عام 1820، ولكن تم تصميم أول جلفانومتر بواسطة يوهان شفايجر في عام 1820، لذلك يمكن اعتبار شفايجر مخزون الجلفانومتر. أخيرًا، اعتبارًا من عام 1836، بدأ تسمية هذه الأداة بالجلفانومتر تكريمًا لعالم الفيزياء لويجي جالفاني. ومن الناحية المنطقية، فقد تم تطوير هذا النوع من الأجهزة وتحسينه عبر التاريخ، ولكن هذا هو أصل الجلفانومتر.
أجزاء من الجلفانومتر
أجزاء الجلفانومتر هي:
- الإبرة : هذا هو جزء الجلفانومتر الذي يشير إلى القيمة المقابلة لشدة التيار الكهربائي المقاسة.
- المقياس : جزء من الجلفانومتر تمت معايرته مسبقاً ويدل على قيمة التيار الكهربائي.
- الملف : كابلات موصلة يدور فيها التيار الكهربائي المراد قياسه.
- الزنبرك : ينقل إلى الإبرة الحركة المغناطيسية الناتجة عن المغناطيس الدائم الموجود في الملف. ولذلك فهو بمثابة رابط بين المكوك والإبرة.
- المغناطيس الدائم – جزء من الجلفانومتر الذي يخلق مجالًا مغناطيسيًا يتناسب طرديًا مع شدة التيار الكهربائي. يؤدي هذا المجال المغناطيسي إلى تحرك الملف.
كيف يعمل الجلفانومتر
والآن بعد أن عرفنا تعريف الجلفانومتر وما هي أجزائه، سنرى كيف يعمل هذا النوع من الأجهزة.
يعتمد عمل الجلفانومتر على حركة إبرة تدور تحت تأثير مجال مغناطيسي يتناسب طرديا مع شدة التيار الكهربائي في الدائرة.
وهذا يعني أن ملف الجلفانومتر يخضع للمجال المغناطيسي للمغناطيس الدائم. ولذلك، عندما تتدفق الكهرباء داخل الملف، فإنه يبدأ في الدوران. والأكثر من ذلك، أنها سوف تدور بشكل أو بآخر اعتمادًا على التيار الكهربائي المتدفق في الداخل.
ثم سيؤدي دوران الملف أيضًا إلى دوران الزنبرك. وبما أن الزنبرك متصل بالإبرة، فإن الإبرة ستتحرك أيضًا. في النهاية، ستتحرك إبرة الجلفانومتر بشكل يتناسب طرديًا مع شدة التيار الكهربي في الدائرة.
وأخيرًا، سيحدد مقياس الجلفانومتر الذي تمت معايرته مسبقًا القيمة التي تتوافق مع شدة التيار الكهربائي.
أنواع الجلفانومتر
يمكن تصنيف الجلفانومتر إلى نوعين رئيسيين:
- جلفانومتر ذو إطار متحرك : في هذا النوع من الجلفانومتر يتم توصيل الإبرة بملف بواسطة زنبرك. وبالمثل، يرتبط الملف بالمجال المغناطيسي الناتج عن مغناطيس ثابت. عندما يتدفق تيار كهربائي عبر الملف، تتسبب قوة مغناطيسية في تحرك الملف، مما يتسبب في دوران الإبرة بشكل يتناسب طرديًا مع شدة التيار الكهربائي. هذا هو الجلفانومتر الموضح في القسم السابق.
- الجلفانومتر ذو المغناطيس المتحرك : في هذا النوع من الجلفانومتر يكون العنصر المتحرك ليس الملف، بل المغناطيس. عندما يمر تيار كهربائي عبر الملف، تنشأ قوة مغناطيسية تؤدي إلى تحرك المغناطيس. وبالتالي فإن الإبرة مرتبطة بالمغناطيس، وبالتالي تتحرك الإبرة أيضًا اعتمادًا على التيار الكهربائي في الدائرة.
تجدر الإشارة إلى أن هناك فئة خاصة من الجلفانومترات مصممة خصيصًا لتكون سهلة النقل. وبالتالي يمكن أيضًا اعتبار الجلفانومتر المحمول بمثابة شكل آخر من أشكال الجلفانومتر. لكن في الواقع، يعتمد عملها على إحدى الطريقتين الموضحتين أعلاه.
الفرق بين الجلفانومتر والأميتر
الفرق بين الجلفانومتر والأميتر هو أن الجلفانومتر يستخدم لتحديد اتجاه وقيمة التيار الكهربائي، في حين أن الأميتر يمكنه فقط قياس حجم التيار الكهربائي.
من ناحية أخرى، فإن الأميتر بشكل عام لديه دقة أكبر من الجلفانومتر. في الواقع، بشكل عام، لقياس شدة التيار الكهربي، نستخدم مقياس التيار الكهربائي، لأن اتجاه التيار معروف عادةً.
بالإضافة إلى ذلك، يمكن للجلفانومتر قياس التيار الكهربائي فقط في دائرة التيار المباشر. في حين أن أجهزة القياس مفيدة لكل من دوائر التيار المستمر والتيار المتردد.
الفرق بين الجلفانومتر والفولتميتر
يكمن الفرق بين الجلفانومتر والفولتميتر في الكمية الكهربائية التي يقيسونها. يقيس الجلفانومتر اتجاه وشدة التيار الكهربائي، بينما يقيس الفولتميتر فرق الجهد بين نقطتين مختلفتين في الدائرة الكهربائية.
لذلك، الجلفانومتر والفولتميتر هما أدوات قياس مختلفة تستخدم لقياسات مختلفة.