الفولتميتر لقياس الجهد والأوميتر لقياس المقاومة المجهولة
يُمثل الفولتميتر والأوميتر ذروة توظيف الخواص الكهرومغناطيسية للجلفانومتر في القياسات المعملية والصناعية المتقدمة. فعند توصيل مقاومة كبيرة جداً على التوالي مع ملف الجلفانومتر تُسمى مضاعف الجهد (Rm)، يتحول الجهاز إلى فولتميتر قادر على قياس فروق جهد عالية ومستقرة، حيث تمنع هذه المقاومة العالية سحب تيار ملموس من الدائرة عند التوصيل على التوازي بين طرفي المكون المراد قياس جهده. أما جهاز الأوميتر فيعمل وفق فكرة فيزيائية بارعة قائمة على قانون أوم للدائرة المغلقة، حيث يُوصل الجلفانومتر بعمود كهربي ذي قوة دافعة كهربية ثابتة ومقاومات عيارية تضبط المؤشر عند أقصى تيار (صفر المقاومة)، وعند إدخال مقاومة مجهولة (Rx) بين طرفي الجهاز تقل شدة التيار الكلية عكسياً، ولأن شدة التيار تتناسب عكسياً مع المقاومة الكلية للدائرة وليس مع المقاومة المجهولة وحدها، يأتي تدريج الأوميتر غير منتظم وأقسامه متقاربة في جهة المقاومات اللانهائية ومعاكسة لتدريج التيار.
1. مضاعف الجهد (الفولتميتر التناظري)
مضاعف الجهد (Rm): مقاومة كبيرة جداً تُوصل على التوالي مع ملف الجلفانومتر لتحويله إلى فولتميتر يقيس فروق جهد عالية.
استنتاج قانون مضاعف الجهد:
فرق الجهد الكلي: V = Vg + Vm = Ig · Rg + Ig · Rm
Rm = (V - Vg) / Ig = (V - Ig·Rg) / Ig
وظائف مضاعف الجهد: 1) حماية ملف الجلفانومتر من الاحتراق بفعل الجهد العالي. 2) زيادة مدى قياس فرق الجهد للجهاز. 3) زيادة المقاومة الكلية للفولتميتر جداً حتى لا يسحب تياراً مؤثراً من الدائرة عند توصيله على التوازي.
2. الأوميتر وقانون أوم للدائرة المغلقة
فكرة العمل: شدة التيار المار في الدائرة تتناسب عكسياً مع المقاومة الكلية لدائرة الأوميتر وفق قانون أوم للدائرة المغلقة:
I = VB / (R_device + Rx)
معايرة صفر الأوميتر (Rx = 0)
عند تلامس طرفي التوصيل يمر أقصى تيار انحراف (Ig) وينحرف المؤشر لصفر تدريج المقاومات: Ig = VB / R_device.
سر عدم انتظام تدريج الأوميتر
لأن شدة التيار تتناسب عكسياً مع (R_device + Rx) وليس مع Rx بمفردها، لذلك تتباعد الأقسام عند الصفر وتتقارب بشدة عند المالانهاية (∞).
الحل:
Vg = Ig · Rg = (2 × 10⁻³ A) × 50 Ω = 0.1 V.
Rm = (V - Vg) / Ig = (10 - 0.1) / (2 × 10⁻³) = 9.9 / 0.002 = 4950 Ω.
الحل:
بما أن I / Ig = 1 / 4 ⟹ المقاومة الكلية أصبحت 4 أمثال ⟹ R_device + Rx = 4 R_device ⟹ Rx = 3 R_device.
R_device = Rx / 3 = 9000 / 3 = 3000 Ω.
عند انحرافه لـ (3/4 Ig): I / Ig = 3 / 4 ⟹ (R_device + Rx2) = (4/3) R_device ⟹ Rx2 = (1/3) R_device = 3000 / 3 = 1000 Ω.
اضغط على أي بطاقة لاكتشاف المعنى الدقيق، واضغط على أيقونة الصوت للاستماع للنطق:
اضغط على الإجابة لتتحقق من فهمك وتكتشف التفسير النموذجي فورياً: