گالوانومتر چیست و چه کاربردی دارد؟ (انواع و طرز کار با آن) ۱۴۰۱/۰۹/۲۱ گالوانومتر گالوانومتر برای تشخیص و اندازه گیری جریان از وسیله ای به نام گالوانومتر استفاده می کنند، حرکت کردن یک سیم پیچ یا سوزن در یک میدان مغناطیسی نشان دهنده شدت جریان گالوانومتر است، این عضو از حیاتی ترین اجزای گالوانومتر محسوب می شود. دهه ۱۸۰۰ زمان ظهور این اختراع بود که از آن زمان تا به حال انواع متعددی از این سازه به بازار های جهانی عرضه شده است، برخی از این مدل ها شامل گالوانومتر آینه، بالستیک، استاتیک، تانژانت و غیره می باشند. با این حال پر طرفدار ترین نوع گالوانومتر مدل سیم پیچ متحرک یا همان Weston است، به طور کلی این وسیله یک نمایان کننده جریانات الکترونیکی است که به نام تاریخی گالوانومتر لقب داده شده است. این سازه به موجب حساسیت بالایی که دارد می تواند کوچک ترین معیار های ثبت شده برای جریانات برقی مختلف را با بالاترین دقت ممکن ثبت کند. به طور خلاصه، گالوانومتر هایی که از فرایند سیم پیچ متحرک بهره می برند، به دو گروه تقسیم بندی می شوند، گالوانومتر با سیم پیچی مقاوم یا محکم، و گالوانومتر با سیم پیچی معلق در این دسته ها قرار دارند. بررسی ساختمان گالوانومتر واضح است که سازه ای این چنینی، متشکل از اجزای ریز و درشت بسیاری است، ساختمان کلی گالوانومتر عبارت اند از آهنربای نعلی شکل دائمی با قطب های N و S نوار فلزی یا نفر سیم پیچ متحرک استوانه آهنی قاب فلزی عقربه ی مشخص کننده انحراف ترمینال ورودی و خروجی جریان برق صفحه مندرج محور چرخش ساختمان گالوانومتر پیشرفته بر طبق یک یک جمع بندی کلی، سیم نازکی که از جنس مس ساخته شده، از بند کشان یا همان یاتاقان، به طوری که پیچه به آن متصل است، آویزان است، این قاب به واسطه فنر های مختلف با ضخامت های متنوع در حالت تعادل نگهداری می شود. در این هنگام جریان برق از نوار های فلزی عبور می کند، نوار های فلزی استفاده شده در این مورد، دارای انعطاف پذیری بسیار بالایی هستند که عموما از جنس ورقه فلز ساخته می شوند. عضو پیچه، در میان دو قطب آهنربای نعلی شکل قرار دارد به گونه ای که در غیاب جریان، ساکن و کشسانی ماندن عضو پیچه در امتداد میدان های مغناطیسی ضمانت می شود. در هنگام عبور جریان، پیچه توسط میدان مغناطیسی چرخانده می شود. این عمل تا زمانی ادامه دارد که گشتاور نیروی ایجاد شده با نیروی چرخش آویز ها توازن داشته باشد. طرز کار با گالوانومتر با توجه به قواعد بیو ساوار، هنگامی که یک سیم پیچ از یک مدار مغناطیسی جریانات l گذر می کند، نیروی F بر تمامی بازوان متحرک آن مسلط می شود. گشتاور متحرک هنگامی به وجود می آید که نیروی وارد شده از سمت F به شکل یک زوج بر هسته ی مرکزی تاثیر بگذارد. در نتیجه تمام این فرایندها، این گشتاور سیم پیچ به دور محور به گردش در می آید و سپس به واسطه ی فنر محکم، گشتاور متضاد تولید می شود. هنگامی که هر دو گشتاور به حالت تساوی برخورد کنند، حالت تعادل ساکن می شود، در این مرحله عقربه مربوطه در کنار نقطه ای می ایستد بر روی صفحه مندرج ساکن باقی می ماند، برخی از فرمول های این سازه به شرح زیر هستند: a: زوایای منحرف T: گشتاور K: فنر ساکن l: جریانات عبور شونده از سیم پیچ A: سطوح مقطعی هسته B: اندکسیون مغناطیسی شکل N: تعداد دوران سیم (k): a T: فنر T: NBAI همان گونه که در مطالب فوق ذکر شد، پارامتر های ثابت دستگاه شامل تعداد دور های سیم پیچ، مساحت، فنر و غیره می باشند. علاوه بر آن اندوکسیون فلزی نیز جزو اجزای ثابت در آن محسوب می شود چرا که زوایای منحرف شدن عقربه به طور واضحی با جریان عبور شونده از آن تطابق دارد، این تطابق یک نوع رابطه خطی است، به طوری که مندرج شدن دستگاه بر طبق جریانات ثابت انجام می شوند. گالوانومتر آمپرسنج اگر قرار است از گالوانومتر به عنوان یک آمپر سنج استفاده شود، این سازه باید به طوری متصل شود که جریانات مدار به طور کامل بتوانند از آن عبور کنند. به همین خاطر باید در نقطه ای مشخص مدار را قطع کنند و دو طرف انتهایی آن را به قطب آمپر سنج متصل نمایند، به عبارتی دیگر گالوانومتر آمپرسنج را باید به گونه متوالی در مدار نصب کرد. از آنجایی که در این فرایند جریانات ثابت اندازه گیری می شوند، مشخص کردن نقطه دقیق اتصال مدار اهمیت آنچنانی ندارد، اما جریانات متغیر دقیقا از عکس این اصول پیروی می کنند. مقاومت درونی آمپرسنج بر خلاف آنچه که درباره ولت سنج ذکر شد، آمپرسنج در تمامی موارد به صورت طولی به مدار متصل می شود، اگر میزان مقاومت وسیله در مقایسه با مقاومت مدار کوچکتر تعیین شود، تغییر زیادی در مقاومت کل مدار اعمال نخواهد شد. به همین جهت میزان مقاومت کلی آمپرسنج بسیار اندک انتخاب می شود. گالوانومتر ولت سنج علاوه بر اندازه گیری جریانات برق، جریانات ولتاژ را هم می توان به واسطه ی گالوانومتر اندازه گیری کرد، چرا که با توجه به قاعده اهم این کمیت ها با یکدیگر تناسب دارند. چنانچه دو کمیت با یکدیگر تناسب داشته باشند و وسیله مد نظر به دقت مندرج شده باشد، به وسیله بدست آوردن کمیت ابتدایی به راحتی می توان اندازه کمیت دوم را بدست آورد. به طور مثال معیار اندازه گیری تاکسی متر وظیفه تعیین مسافت طی شده را بر عهده دارد اما آن را می توان بر حسب کیلومتر هم درج نمود. از آنجایی که کرایه پرداختی با میزان فواصل طی شده تناسب دارد، درجه های شمارنده را به صورت مستقیم به پول پرداخت شده درجه بندی می نمایند، این عملیات به گونه ای انجام می شود که میزان کرایه به طور مستقیم مشخص شود. بنابراین تعریف، گالوانومتر ابزاری است که علاوه بر سنجش جریانات برق، میزان ولتاژ را نیز می توان به واسطه آن اندازه گرفت. اگر گالوانومتر به منظور تعیین میزان جریان استفاده شود آمپرسنج، و اگر به منظور اندازه گیری ولتاژ استفاده شود ولت سنج نام دارد. مقاومت درونی ولت سنج با یک بررسی کلی می توان گفت، ولت سنج به طوری به قسمتی از مدار متصل می شود که هر دو سر آن اندازه گیری شده، و در حالت موازی قرار دارد. به همین خاطر جریان مشخصی از سمت مدار از آن گذر می کند، بعد از آن که ولت سنج وصل شد، مشخصه هایی همچون ولتاژ و جریان در مدار اصلی دچار تغییراتی می شود. این تغییرات به قدری واضح است که مداری متفاوت از رسانا ساخته می شود، این مدار شامل تجزایی همچون رسانا های موجود در گذشته و ولت سنج است. گالوانومتر مرکب به طور کلی هنگامی که جریانات I از گالوانومتر گذر می کنند، ولتاژ شاخص V باید در میان قطب های ورودی و خروجی دستگاه وجود داشته باشند. به طور مثال اگر مقاومت داخلی دستگاه یا همان میزان مقاومت قطعاتی که جریان در آنها حرکت می کند، R نامیده شود (برای دستگاه هایی با مغناطیس ثابت R جمع تاب و مجموع سیم های رابط است) این ارتباط درحالی شکل می گیرد که دستگاه هایی با سیم های افروزشی R، جمع میزان مقاومت سیم های حرارت دیده، و البته رابط ها است. به همین خاطر محل ثابت ماندن عقربه می تواند هم ولتاژ و هم جریان را مشخص کند، به زبان ساده تر این سازه به دو صورت ولت سنج و آمپر سنج کاربرد دارد. گالوانومتر در مدار با بهره گیری از یک ولت سنج (گالوانومتر) مدرج شده، می توان میزان متغیر بودن پتانسیل های الکترونیکی در بین هر دو منطقه مدار را اندازه گیری کرد. به طور مثال اگر بخواهید میزان متغیر بودن پتانسیل الکترونیکی در هر دو نقطه ی یک لامپ که منبع تغذیه آن رشته های جریانی است را بدست آورید، ضروری است که هر دو سر دستگاه را به دو سر لامپ متصل کنید. به عبارتی دیگر ولت سنج به منظور سنجیدن متغیر بودن ولتاژ دو نقطه که مجزا از یک مدار با واحد عنصری از مدار به صورت رو به رو یا همان موازی در مدار نصب می شود. به عبارت دیگر پتانسیل گذرنده از دستگاه ولت سنج با ولتاژ کلی تمامی نقاط مدار برابری می کند، که اصطلاحا از یک آرایش موازی با ولت سنج بهره مند شده است. تمامی این قواعد در حالی اثبات می شود که آمپرسنج به صورت متوالی در مدار مربوطه جایگذاری می شود، به همین خاطر با اندازه گیری دقیق میزان جریانات نقاطی از مدار، جریانات کل مدار مشخص می شود. لازم به ذکر است که این قواعد مشخص شده باید با پتانسیل های اندازه گیری شده، مساوی باشد ویژگی های گالوانومتر اولین ویژگی که می توان درباره گالوانومتر به آن اشاره داشت حساسیت بیشتر آن در مقایسه با آمپرمتر است. این کالا طوری طراحی شده است که بتواند در اندازه گیری پارامترهای کوچک مفید واقع شود. به همین خاطر است که امکانات خاصی مثل نمایش جهت و اندازه یک جریان الکتریکی در آن ایجاد شده است. شاید فکر کنید که برای اندازه گیری جریان مدارهای الکتریکی به دستگاه های پیشرفته تری نیاز دارید. این در حالی است که یک گالوانومتر می تواند به راحت ترین شیوه ممکن این کار را برایتان انجام دهد. البته که این نمونه به وجود یک میدان مغناطیسی نیز نیازمند است. اینکه مقاومت سازه شما چقدر باشد با توجه به نوع معیار در حال اندازه گیری از ده تا صد اهم متغیر است. با این وجود دغدغه ای مبنی بر درستی عملکرد این وسیله وجود ندارد چرا که گالوانومتر گشتاور بیشتری نسبت به وزن خود دارد. تنها زمانی می توانید از کارایی صحیح دستگاه تان کاملا مطمئن باشید که آهن ربا و فنر مناسبی را در آن قرار داده باشید. چرا که از هم گسیختن فنر و یا بهره گیری از آهن ربای قدیمی و بی کیفیت می تواند کارایی این وسیله را تا حد زیادی زیر سوال ببرد. مزایای گالوانومتر بهره گیری از این وسیله در قیاس با دیگر کالاها مزایای بسیاری دارد. از جمله این مزیت ها می توان به عدم تاثیر پذیری دستگاه در مواجهه با میدان های مغناطیسی اشاره کرد. افزون بر آن این سازه دقت بالایی داشته و ثبات عملکردی بی نظیری را در حین کار از خود نشان می دهد. بیشتر بودن نیروی گشتاور از وزن آن نیز ویژگی مثبت مهمی است که پیش تر به آن اشاره کردیم. معایب گالوانومتر اندازه گیری جریان های مستقیم محدودیت بزرگی در ساختار گالوانومتر است که بسیاری آن را به عنوان یک عیب بزرگ می شناسند. در این حالت شما به سنجش این گروه از جریان ها محدود می شوید و دیگر نمی توانید سایر پارامترهای خارج از این رده را اندازه گیری کنید. افزون بر آن استفاده از آهن ربا و فنر ثابت در ساختار گالوانومتر ممکن است در طول زمان دردسرساز شود چرا که هر دو دارای عمر کوتاهی بوده و غیر قابل بازسازی هستند. سوالات متداول 1- چه تفاوتی میان گالوانومتر و آمپرمتر وجود دارد؟ تفاوت های زیادی میان این محصول وجود دارد اما اصلی ترین آن در نشان دادن جهت و مقدار جریان خلاصه می شود. به طور کلی آمپرمتر تنها جریان را اندازه گیری می کند این در حالی است که گالوانومتر افزون بر این مورد جهت آن را نیز نشان می دهد. 2- آیا گالوانومتر ها می توانند ولتاژ را اندازه بگیرند؟ خیر. این دستگاه نمی تواند به طور مستقیم ولتاژ را بررسی کند. بلکه فرد می تواند با بررسی پارامترهای دیگر و محاسبه و تبدیل کردن آن به صورت دستی، مقدار ولتاژ را به صورت حدودی تخمین بزند. 3- اصل کار گالوانومتر ها بر چه اساسی است؟ اصل کار این سازه در ثابت بودن انرژی و تغییر حالت آن از مکانیکی به الکترونیکی بر می گردد. تداوم این پروسه موجب انحراف سیم پیچ و نمایش دادن جریان می شود. تعداد بازدید ۹۵۲ میانگین امتیاز کاربران: 0.0 (0 رای) 12345 امتیاز 12345 برای امتیاز باید عدد وارد کنید ایمیل را وارد کنید ایمیل صحیح نیست ایمیل نمایش داده شود. تعداد کاراکتر باقیمانده: 500 نظر خود را وارد کنید بازخوانی بازخوانی پس از انتشار این نظر، به من اطلاع داده شود. ارسال