مميزات وعيوب الجلفانومتر

من مميزات الجلفانومتر

• لا يتأثر بالمجال المغناطيسي القوي أو الكبير.
• إنه يعتبر جهاز دقيق وموثوق.
• المقاييس به موحد.
• نسبة عزم الدوران إلى الوزن مرتفعة.
• له حساسية عالية.
• لا تتأثر المجالات المغناطيسية الشاردة بسهولة.

الجلفانومتر هو نوع من أدوات قياس التيار الكهربائي، ويستخدم للكشف عن التيار الكهربائي وقياسه أيضا، فهو يستخدم لقياس حجم الجهاز أو الكشف عن وجود جهد صغير (V) وتيار (I)، ويستخدم بشكل أساسي لقياس الجهد والجسور حيث يشير إلى التيار الصفري أو ما يعرف بالانحراف الفارغ

من عيوب الجلفانومتر

• يمكن أن يؤدي الحمل الزائد إلى تلف في نوع من أجهزة القياس الضوئية.
• لا يمكن تغيير عزم الاستعادة بسهولة.
• سوف يؤدي تغيير درجة الحرارة إلى تغيير في قدرة الجهاز على استعادة العزم.
• لا يمكن استخدامه لقياس كميات التيار المتردد.
• يمكن استعماله فقط لقياس التيارات المباشرة.
• تحدث أخطاء نتيجة لعوامل مثل تقادم الأدوات وتلف المغناطيس الدائم وتلف الزنبرك نتيجة للإجهاد الميكانيكي.
• يتسبب تغيير درجة الحرارة في تغيير داخل استعادة عزم الدوران.
• إعادة الحصول على عزم الدوران لا يمكن تغييره بسهولة.
• يمكن استخدام هذه الأداة فقط لقياس كمية التيار المستمر ولا يمكن استخدامها لقياس كميات التيار المتناوب.
• يوجد احتمالية لتسبب الإجهاد الشديد في إلحاق الضرر بالألياف البرونزية الفوسفورية أو الربيع الحلزوني.

من عيوب الجلفانومتر أنه ليس دقيقاً ولا عملياً

لا يمكن استخدام الجلفانومتر كطريقة دقيقة وعلمية لقياس التيار بسبب عدم اتباع طريقتين محددتين

• يتضمن الجلفانومتر مقاومة كبيرة محدودة وموصولة في دائرة كهربائية، وهذا يؤدي إلى زيادة المقاومة في الدائرة وتغيير قيمة التيار الكهربائي داخل الدائرة.
• يُعَدُّ الجلفانومتر جهازًا حساسًا جدًا، حيث يتم تسجيل الانحراف الكامل لترتيب الأمبير الحالي بمقياس تيار ميكرو أمبير، وبالتالي، إذا تم توصيله بهذه الطريقة، فلن يتم قياس تيار الترتيب الأمبيري الحالي.

كيف يتم تحويل الجلفانومتر الى فولتميتر

يستخدم الفولتميتر كأداة لقياس فرق الجهد بين طرفي موصل الحمل الحالي، ويعد الجلفانومتر نوعا من مقياس التيار الكهربائي الحساس أو الجهاز القياسي الرقمي المتعدد للكشف عن التيار الكهربائي. كان الجلفانومتر أحد أولى الأدوات المستخدمة لاكتشاف وقياس التيارات الكهربائية، ويمكن تحويله إلى فولتميتر من خلال وصل مقاومة عالية في اتصال متسلسل داخله، ويتم معايرة المقياس بالفولت، وتحدد قيمة المقاومة المتصلة في سلسلة نطاق الفولتميتر بالطريقة الحسابية كالتالي:

مقاومة الجلفانومتر = G

التيار اللازم لتوليد الانحراف الكامل للمدى في الجالفانوميتر = Ig

نطاق الفولتميتر = V

مقاومة الفولتميتر = R.

نظرًا لأن R متصل على التوالي مع الجلفانومتر، فإن التيار يمر في الجلفانومتر

Ig = R + GV

∴ R = V / Ig −G

تتم حساب المقاومة الفعالة للفولتميتر بواسطة هذه المعادلة الرياضية المتصلة في سلسلة: Rv = G + R. نظرًا لأن Rv كبير جدًا ، يتم توصيل الفولتميتر بالتوازي في الدائرة لأنه يسحب أقل تيار من الدائرة.

يستخدم الجلفانومتر لقياس

جهاز الجلفانومتر هو أداة تستخدم لقياس تيار كهربائي صغير أو تعبير عن التيار من خلال حركة لفة متحركة، حيث تنشأ الحركة الدورانية الميكانيكية من القوى المتولدة بواسطة التيار.

أكثر نوع شائع في الجلفانومتر هو جهاز دارسونفال للقياس، حيث يتألف النظام الإشاري من ملف سلكي معلق بشريط معدني بين قطبين مغناطيسيين دائمين. يتفاعل المجال المغناطيسي الناجم عن تيار يمر في الملف مع المجال المغناطيسي للمغناطيس الدائم، مما يؤدي إلى توليد عزم دوران أو قوة انحراف. ثم يدور الملف، الذي يكون عليه إبرة أو مرآة، تحت تأثير عزم الدوران، وتقيس الزاوية التي يدور بها الملف مقدار التواء وبالتالي تعطي قراءة لتيار الملف. يمكن قياس الزاوية باستخدام حركة الإبرة أو انحراف شعاع الضوء المنعكس من المرآة.

شرح طريقة عمل الجلفانومتر

عندما يتحالف الجالفانومتر مع دائرة، يتدفق التيار في الملف، وبسبب انحراف عزم الدوران داخل المجال المغناطيسي، يبدأ الملف في الجالفانومتر بالدوران من مكانه.

عندما يتم لف الملف، يتم لف نوابض التحكم ويمكن تطوير توتر دوران قابل للتمدد داخله، وبعد ذلك يقاوم الملف الدوران، وسيكون زاوية دوران الملف مناسبة للعزم الدوراني. عندما يتحول العزم المستعاد إلى العزم الدوراني المنحرف، يستقر الملف في وضع ثابت. يستخدم الجالفانومتر بشكل رئيسي في الدوائر الكهربائية المختلفة لكشف التيار وأيضا في التجارب لتحديد النقطة الفارغة.

لذا يمكن حماية ذلك من هذه الأضرار المحتملة باستخدام سلك عريض بدلا من ذلك عن طريق توصيل شريط نحاسي بالتوازي مع الملف الخاص به والمعروف باسم التحويلة، وعند مقارنتها بمقاومة الملف، تكون مقاومته صغيرة جدا، وبالتالي يتم توجيه معظم تدفق التيار من خلال التحويلة وتوفير جزء من التيار عن طريق الملف، وبالتالي لا يوجد فرصة لتلف الملف.

استخدامات جهاز الجلفانومتر

يتم استخدام الجلفانومتر في المدارس والمختبرات لقياس التيار الكهربائي وفهم مبدأ عمل أدوات القياس الأساسية.

يُستخدم في تحديد المواقع ونظام التحكم في السيارات الحديثة، بالإضافة إلى الهندسة الميكانيكية الثقيلة.

يتمتع الجلفانومتر بالعديد من الاستخدامات الهامة مع أنظمة المسح بالليزر في مجال الهندسة المدنية.

يتم استعمال الجالفانومتر في اللحام بالليزر، التلفزيونات الليزرية، شاشات الليزر، ويستخدم أيضًا في نظام الحلقة المغلقة.

تم تصميم الجلفانومتر على أنه ملف متحرك في مغناطيس دائم، ويتم استخدام هذه الآلية في العديد من التطبيقات مثل محركات الأقراص الثابتة والمشغلات وغيرها.

يتم استخدام الجلفانومتر في أنواع مختلفة من العدادات، مثل مقياس VU ومقياس الضوء وغيرها.

يمكن استخدام الجلفانومتر كمقياس للتيار الكهربائي والفولتميتر باستخدام التحويلة والمقاومة المتسلسلة.

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 هناك حلقة سلكية مستطيلة متاحة للتيار في مجال مغناطيسي، فإنها ستتعرض لعزم، مما يؤدي إلى دورانها، وذلك بسبب تدفق الشحنات في اتجاهين متعاكسين على جانبي الحلقة، وبالتالي، يواجه الجانبان قوى تعمل في اتجاهات مختلفة. ويشار إلى دوران الحلقة السلكية في مجال مغناطيسي بمصطلح “تأثير 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.