ما هو الفولتميتر؟ معظم الميزات ذات الصلة

الفولتميتر هو أداة إلكترونية تستخدم لقياس الفرق في الجهد أو الجهد بين نقطتين في دائرة كهربائية أو إلكترونية. يتم قياس وحدة الفرق المحتملة في فولت (V).

يتكون الفولتميتر الأساسي التناظري من الجلفانومتر الحساس (المقياس الحالي) في سلسلة ذات مقاومة عالية.

يجب أن تكون مقاومة الفولتميتر الداخلية عالية ؛ وإلا فإنها تجذب تيارًا كبيرًا وتقطع تشغيل الدائرة عند إجراء اختبار.

تعرض الفولتميترات التناظرية قراءاتها التناظرية (إبرة تشير إلى جزء من جهد الدائرة) وتُظهر الفولتميتر الرقمي قراءات الجهد الخاصة بهم مباشرةً في الأرقام.

يتراوح الجهد الأقصى للمختبرات العملية بين 1000 و 3000 فولت. من جانبهم ، لديهم مقاييس مختلفة في معظم الفولتميترات التجارية ، والتي تزيد من 10 قوى ؛ على سبيل المثال: 0-1 V و 0-10 V و 0-100 V و 0-1000 V.

تتطلب مقاييس الجهد التي تقيس الاختلافات المحتملة العالية العديد من الكابلات والعوازل.

في فرع الحوسبة ، تكون الفولتميترات المعملية القياسية مناسبة لأن الفولتية الموجودة معتدلة ، عادة ما بين 1 فولت و 15 فولت.

بشكل عام ، يتم استخدام الفولتميتر التناظرية لقياس الفولتية من جزء من فولت إلى بضعة آلاف فولت.

في المقابل ، فإن الفولتميتر الرقمي أكثر دقة ويستخدم في قياسات الجهد الصغيرة جدًا في المختبرات والأجهزة الإلكترونية.

تاريخ

أسس الفيزيائي الدنماركي هانز كريستيان أورستد المبادئ الأساسية وراء الفولتميتر في عام 1820 ، عندما اكتشف أن تيار كهربائي في سلك أنتج مجال مغناطيسي من حوله.

تم استخدام مقياس التيار الأول ، وهو مقياس الفولتميتر الحساس وغير المقاوم ، من قبل الفيزيائي أندريه أمبير في عام 1820 لقياس التيار.

لكن جميع أنواع الفولتميتر تقريبًا تعتمد على نماذج يتم دمج المؤشرات فيها في ملفات متحركة.

تم تطوير هذا من قبل الفيزيائي الفرنسي جاك أرسين دارسونفال في عام 1882. ومنذ ذلك الحين ، زادت قدرتها على الحركة ويمكن لبعض النماذج الحديثة قياس ما يصل إلى 20،000 فولت.

عملية

الفولتميتر هو الجلفانومتر الذي تم تعديله لقياس الفرق المحتمل بين نقطتين في دائرة أو سلسلة.

الجلفانومتر عبارة عن أداة تم إنشاؤها بواسطة Jacques-Arsene d'Arsonval والتي تتكون من وضع أسلاك ملفوفة في مجال مغناطيسي دائم يتم اقترانه بعد ذلك بنابض وأرقام هاتفية معايرة.

المقياس الكلفاني

يمكن أيضًا تعديل الجلفانومتر ليصبح مقياسًا ، والذي يستخدم لقياس التيارات الكبيرة.

ولكن عندما يتم استخدام هذه الأداة لقياس الجهد ، يتم توصيل الجلفانومتر الذي تحول إلى الفولتميتر بالتوازي مع المنطقة التي يقيسها.

نظرًا لأنه يجب توصيل الفولتميتر بدائرة متوازية ، فإنه يحتاج إلى إنشاء بطريقة تتمتع بمقاومة عالية.

في الدائرة ، سوف يتبع التيار دائمًا الطريق الأقل مقاومة. عند قياس الفرق المحتمل في أي جزء من الدائرة ، من المهم تغيير هذا الجزء بأقل قدر ممكن عند إجراء القياسات.

بداية الفولتميتر

المبدأ العام لفولتميتر هو أنه يجب أن يكون متصلاً بالتوازي مع الكائن الذي تريد قياس الجهد.

يتم استخدام الاتصال المتوازي لأن مقياس الفولتميتر مصمم ليكون له قيمة مقاومة عالية.

وبهذه الطريقة ، إذا كانت تلك المقاومة العالية متصلة في سلسلة ، فإن التدفق الحالي سيكون صفرًا تقريبًا ؛ هذا يعني أن الدائرة قد فتحت.

أيضًا ، في الدائرة الموازية ، من المعروف أن الجهد هو نفسه ، وبالتالي فإن الجهد بين الفولتميتر والحمل هو نفسه تقريبًا.

من الناحية النظرية ، بالنسبة لفولتميتر مثالي ، يجب أن يكون لديك المقاومة في اللانهاية بحيث يكون التيار المستقطب صفراً ؛ وبهذه الطريقة لا يوجد فقدان السلطة في الصك.

لكن هذا مستحيل عمليا لأنه لا يمكنك الحصول على مادة ذات مقاومة لانهائية.

الاستخدامات العملية

تسمح مقاييس الفلطية بأمان لقياس الجهد أو الفرق في الإمكانات الكهربائية بين نقطتين من الدائرة ، وفي نفس الوقت لا يغيرون جهد تلك الدائرة.

تعد القدرة على قياس الجهد أمرًا بالغ الأهمية في تصميم التكنولوجيا المتقدمة ومعالجتها ، ولكن لها أيضًا تطبيقات أخرى.

على سبيل المثال ، تريد تشغيل مروحة ولكن عند الاتصال وتشغيله لا يحدث شيء. على الرغم من أن المروحة قد تكون تالفة ، فقد لا يستقبل مقبس الحائط الطاقة.

ويمكن استخدام الفولتميتر لقياس الجهد من المكونات. إذا لم يكن حوالي 120 فولت ، ثم قد تتلف المكونات.

استخدام آخر هو تحديد ما إذا كانت البطارية مشحونة أو مفرغة. عندما لا تبدأ السيارة ، يمكنك قياس فولطية البطارية بمقياس الفولتميتر لمعرفة ما إذا كانت المشكلة موجودة.

يتم استخدام الجهد في العديد من تطبيقات الحياة اليومية. تحمل خطوط نقل الطاقة القدرة على عدة مستويات من الجهد العالي ، من مئات إلى آلاف فولتات أكبر من 120 فولت من مقابس الحائط الشائعة.

تتطلب الأجهزة الإلكترونية (مثل أجهزة الكمبيوتر) تحكمًا دقيقًا في الجهد لكنها تعمل فقط ببضع فولتات ويمكن أن تكون حساسة حتى لو كان هناك اختلاف بسيط في الجهد.

هناك أنواع مختلفة من الفولتميتر لهذه التطبيقات المتنوعة.

نوع

وفقا لمبدأ البناء ، وهناك أنواع مختلفة من الفولتميتر. يمكن تصنيفها بشكل أساسي في:

1. الفولتميتر الحديد (MI).
2. نوع الفولتميتر الكهربائية.
3. الحث الفولتميتر.
4. كهرباء الفولتميتر
5. الفولتميتر الرقمي (DVM).
6. المغناطيس الدائم الفولتميتر (PMMC).
7. مقوم الفولتميتر.

تحتوي الفولتميترات المصممة لقياس الفولتية العالية والخطيرة (مثل خطوط النقل) على عزل إضافي بين نقاط الاختبار والمستخدم لمنع الصعق بالكهرباء.

تم تصميم أجهزة قياس الجهد الأخرى لقياس مستويات الجهد المنخفض في الأشياء الصغيرة ، مثل رقائق الكمبيوتر ، بدقة هائلة.

يمكن أن تكون الفولتميترات المستخدمة في هذه الحالات صغيرة جدًا ومصممة للتخلص من ضجيج الاختلافات المحتملة الموجودة في البيئة بشكل طبيعي أو من أجهزة إلكترونية قريبة أو تقليل ضجيجها.

الفولتميتر الأكثر شيوعًا هو جهاز محمول باليد بشاشة وكابلان إلكترونيان. ترتبط هذه الأسلاك بنقطتين في الدائرة ويظهر مستوى الجهد على الشاشة.