المحتوى الرئيسي

الأميتر: قياس شدة التيار

الأميتر جهاز يُستخدَم لقياس شدة التيار الكهربي المار في فرع معين من الدائرة، ويُوصَل دائمًا على التوالي مع العنصر المراد قياس التيار المار فيه، لأن التيار في التوصيل التوالي يكون نفسه في كل عناصر المسار، فيمر التيار المراد قياسه عبر الأميتر نفسه بالكامل دون أي انحراف أو تجزئة.

لكي لا يُغيِّر إدخال الأميتر في الدائرة قيمة التيار الأصلية التي كانت ستسري لو لم يكن موجودًا، يجب أن تكون مقاومته الداخلية صغيرة جدًا (تقترب من الصفر) بالنسبة لباقي مقاومات الدائرة. الأميتر المثالي نظريًا مقاومته الداخلية تساوي صفرًا تمامًا، بحيث لا يُسبِّب أي هبوط إضافي في الجهد ولا يُغيِّر شدة التيار الأصلية في الدائرة.

الفولتميتر: قياس فرق الجهد

الفولتميتر جهاز يُستخدَم لقياس فرق الجهد بين طرفي عنصر معين في الدائرة، ويُوصَل دائمًا على التوازي مع هذا العنصر (أي طرفاه موصولان مباشرة بطرفي العنصر نفسه)، لأن فرق الجهد بين نقطتين لا يعتمد على المسار، ويمكن قياسه مباشرة بتوصيل الجهاز موازيًا للعنصر.

لكي لا يُغيِّر إدخال الفولتميتر في الدائرة توزيع التيار الأصلي (بسحب جزء من التيار عبر نفسه بدلًا من العنصر المقيس)، يجب أن تكون مقاومته الداخلية كبيرة جدًا (تقترب من اللانهاية) بالنسبة لباقي مقاومات الدائرة. الفولتميتر المثالي نظريًا مقاومته الداخلية تساوي ما لا نهاية، بحيث لا يمر خلاله أي تيار فعليًا، ولا يُغيِّر توزيع التيار في باقي الدائرة.

الجلفانومتر كأساس لكلا الجهازين

عمليًا، يُصنَع كل من الأميتر والفولتميتر من عنصر أساسي واحد هو الجلفانومتر، وهو جهاز حساس جدًا يمكنه قياس تيارات صغيرة للغاية فقط (في حدود الميكروأمبير أو الميلي أمبير) وله مقاومة داخلية معينة $R_g$. لتوسيع نطاق قياسه ليصبح أميتر أو فولتميتر عمليين لقياس تيارات أو جهود أكبر، تُضاف إليه مقاومة إضافية بطريقة توصيل مختلفة في كل حالة.

تحويل الجلفانومتر إلى أميتر (مقاومة الشنت)

لتحويل الجلفانومتر إلى أميتر قادر على قياس تيارات أكبر من نطاقه الأصلي، تُوصَل معه مقاومة صغيرة جدًا تُسمى مقاومة التحويل (الشنت) $R_s$ على التوازي، بحيث تمر معظم شدة التيار الكلي المراد قياسه عبر مقاومة الشنت (لأنها أصغر بكثير)، بينما يمر جزء صغير محدد فقط عبر الجلفانومتر الحساس. هذا التوصيل المتوازي يُقلِّل المقاومة الكلية للأميتر الناتج، محققًا الشرط الأساسي (مقاومة صغيرة جدًا).

تحويل الجلفانومتر إلى فولتميتر (المقاومة المضاعِفة)

لتحويل الجلفانومتر إلى فولتميتر قادر على قياس فروق جهد أكبر من نطاقه الأصلي، تُوصَل معه مقاومة كبيرة جدًا تُسمى المقاومة المضاعِفة (Multiplier) $R_m$ على التوالي، بحيث يتحمّل معظم فرق الجهد المراد قياسه على هذه المقاومة الكبيرة، بينما يقع جزء صغير محدد منه فقط على الجلفانومتر الحساس. هذا التوصيل التوالي يزيد المقاومة الكلية للفولتميتر الناتج، محققًا الشرط الأساسي (مقاومة كبيرة جدًا).