فيزياء – الجلفانومتر للصف الثالث الثانوى 2016

 أجهزة القياس

هي أجهزة لقياس الكميات الكهربية مثل :- شدة التيار , فرق الجهد , المقاومة الكهربية.

   تقسم أجهزة القياس إلى 

وسنتناول بالدراسة أجهزة القياس التناظرية ( الجلفانومتر الحساس و الاميتر والفولتميتر و الاوميتر :

الجلفانومتر ذي الملف المتحرك(الجلفانومتر الحساس)

الوظيفة :-

(أ)الاستدلال علي مرور التيارات الكهربية المستمرة الضعيفة جدا .

(ب) قياس شدة التيارات المستمرة الضعيفة جدا.

(جـ) تعيين اتجاه التيارات المستمرة الضعيفة .

* فكرة عمله ( الأساس العلمى )

تعتمد علي عزم الازدواج المؤثر على ملف يمر به تيار و قابل للحركة في مجال مغناطيسي منتظم

1- ملف مستطيل من سلك رفيع معزول ملفوف حول إطار مستطيل خفيف من الألمونيوم يمكن أن يدور حول محوره  ويوضع فى قلب الملف أسطوانة ثابتة من الحديد المطاوع

2-    ويوضع الملف والقلب بين قطبي مغناطيس قوي علي شكل حذاء فرس قطباه المتقابلان مقعران .

3- يرتكز الملف علي حوامل من العقيق لتقليل الاحتكاك ويتحكم في حركته زوج من الملفات اللولبية الزنبركية حيث تعمل  كوصلات للتيار بالنسبة للملف فيسهل دخول وخروج التيار.

 4 – مؤشر خفيف من الألومنيوم  يتحرك مع الملف تبعا لاتجاه التيار المراد قياسه.

5- تدريج منتظم  يتحرك عليه مؤشر .

     1- قبل مرور التيار يكون الملف في وضع الاتزان ويشير المؤشر إلي صفر التدريج .

     2- عند مرور التيار في ملف الجهاز يتولد عزم ازدواج مغناطيسي يعمل علي دوران الملف في اتجاه معين .

     3- الازدواج المتولد عن التواء الملفين الزنبركين يقاوم حركة دوران الملف.

      4- يتزن الملف عندما يتساوي عزم ازدواج اللي مع عزم الازدواج المغناطيسي ,وتدل قراءة المؤشر علي قيمة شدة التيار.

     5- عند عكس اتجاه مرور التيار للملف يتحرك المؤشر في عكس الاتجاه السابق.

     6- عند قطع التيار يعمل ازدواج اللي الناتج عن الزنبركيين علي عودة الملف إلي وضعه الأصلي وبالتالي المؤشر إلي صفر التدريج.

1- استخدام أقطاب مغناطيسية مقعرة ( علل)

حتى تكون خطوط الفيض المغناطيسي بينهما علي هيئة أنصاف أقطار وهذا يجعل :

أ- كثافة  الفيض المغناطيسي  ثابتة في الحيز الذي يتحرك فيه الملف مهما كانت زاوية الملف

ب-  خطوط الفيض موازية لمستوى الملف وعمودية على الضلعين الطويلين وهذا يجعل زاوية انحراف المؤشر يتناسب طرديا مع شدة التيار المار في الملف.

ج- عزم الازدواج المحرك و الناشئ عن مرور التيار في أي وضع نهاية عظمي لأن مستوي الملف يكون دائما موازيا لاتجاه خطوط الفيض.

2- فائدة زوج الملفات الزنبركية

 أ- كوصلات لدخول وخروج التيار للملف .

ب-  تعمل كذلك علي توليد ازدواج اللى عكس اتجاه الازدواج المغناطيسى  في  الملف فيستقر الملف عندما يتساوي عزما الازدواجين .

ج-  كما يعملان علي عودة الملف إلي وضعه الأصلي بعد قطع التيار.

3-  علل تدريج الجلفانومتر ذي الملف المتحرك منتظم وصفر تدريجه في المنتصف :

    · التدريج منتظم لأن زاوية الانحراف   qعن وضع الصفر تتناسب طردياً مع شدة التيارI

   ·  وصفر تدريجه في المنتصف لتحديد اتجاه مرور التيار في الدائرة .

4- الحوامل من العقيق (علل)

حتي لا يحدث  تآكل عند مواضع الارتكاز لعدم وجود احتكاك ,وبالتالي يتحرك الملف حركة متزنة.

5- مؤشر من الألومنيوم لأنه خفيف(علل)

وبالتالي لا يؤثر وزنه علي عزم الازدواج و لا يتمغنط.

6- يلف الملف علي إطار خفيف من الألومنيوم(علل)

ليمنع تذبذب الملف أثناء حركته وبالتالي ينحرف المؤشر انحرافا ثابتا. حيث  مادة الألومنيوم مادة غير مغناطيسية لا تتأثر بالمغناطيس .

7- أسطوانة الحديد في الجلفانومتر   

تعمل علي تنظيم وتركيز الفيض المغناطيسي فى الحيز الذى يتحرك فيه الملف فتزداد كثافة الفيض وتزداد حساسية الجلفانومتر .

هي ” زاوية انحراف المؤشر عن وضع الصفر عند مرور تيار في ملف شدته الوحدة  “

او ” هى النسبة بين زاوية انحراف المؤشر من وضع الصفر إلى شدة التيار المار فى الملف “.

درجة / ميكرو أمبير  

س :- ما معني أن حساسية الجلفانومتر ذي الملف المتحرك      

اى  أن زاوية الانحراف التي يصنعها الجلفانومتر  0.5deg عندما يمر تيار شدته واحد ميكرو أمبيرفى الملف.

عيوب الجلفانومتر ذي  الملف المتحرك :

1-   تفقد الملفات الزنبركية مرونتها بكثرة الاستعمال.

2- لا يستخدم لقياس التيار المتردد .

3- قد يضعف المغناطيس بمرور الوقت.

4- لا يتحمل شدة التيارات الكبيرة لوجود علاقة طردية بين كمية الحرارة ومربع شدة التيار و بالتالي عند مرور تيار كبير في الملف يتولد طاقة حرارية كبيرة قد تعمل علي انصهار الملف.

س : – ماذا يحدث عند مرور تيارات كهربية ذات شدة عالية  فى الجلفانومتر

عند مرور تيارات كهربية ذات شدة عالية تولد ازدواجا كبيرا يعمل على إتلاف الحوامل التى يرتكز عليها ,وتسبب اختلال فى نظام التعليق ، كما أن التيارات ذات الشدة العالية عندما تمر فى الملف تولد كمية كبيرة من الحرارة تسبب احتراق الملف وانقطاعه .

س :- ماذا يحدث عند مرور تيار متردد داخل الجلفانومتر

التيار المتردد متغير الشدة والاتجاه

 ·فى الترددات المنخفضة للتيار يتحرك المؤشر يمينا ويسار ولا يثبت عند قراءة معينة لتبادل عزم الازدواج على ضلعى الملف

• فى الترددات العالية للتيار لا يتحرك الملف حيث لايستطيع ان يستجيب للتغيرات السريعة فى اتجاه التيار .

س( علل ) يجب معايرة الجلفانومتر كل فترة

لضعف الملفان الزنبركيان بكثرة الاستعمال . او قد يضعف المغناطيس بمرور الوقت مما يعطى قراءة غير دقيقة .

س :- (علل) يعتبر ازدواج السلكين الزنبركيين مقاوم راد

مقاوم لانه يقاوم الازدواج الناشىء عن مرور التيار أثناء مروره وراد لأنه يرد الملف و بالتالى المؤشر الى صفر التدريج عند انقطاع التيار

ملاحظات عند حل المسائل

1- زاوية انحراف مؤشر الجلفانومتر من وضع الصفر هى الزاوية بين الملف والمجال .

2- لكى يتحرك مؤشر الجلفانومتر من قسم الى اخر يليه يلزم مرور تيار ذو شدة معينة ويسمى ذلك بحساسية الجلفانومتر لكل قسم  ولحساب شدة التيار بدلالة الحساسية لكل قسم نستخدم

- عزم الازدواج المؤثر على الجلفانومتر يتعين من العلاقة

                حيث    θ= 90  حيث الملف دائما موازيا للفيض

مثال

1- جلفانومتر حساس حساسيته 2 درجة لكل مللى أمبير فإذا مر به تيار شدته 4×10^-2  أمبير أحسب زاوية الانحراف .

2- جلفانومتر ذو ملف متحرك تدريجه مقسم إلي عشرة أقسام وحساسيته  μ A    5   كل قسم واحد احسب شدة التيار اللازم لكي ينحرف مؤشره إلي :

1-  ربع التدريج                           2- نصف التدريج                      3– نهاية التدريج.

يمكن تعديل الجلفانومتر ذي  الملف المتحرك إلي أميتر أو فولتميتر أو أوميتر.

[url=http://cairodar.youm7.com/flashes/PDFfiles/physics arabic ch 2 l 6.pdf] لتحميل الدرس بصيغة PDF اضغط هنا..[/url]