لماذا تكون مقاومة الفولتميتر كبيرة؟
الفولتميتر هو الجهاز الذي يقيس الجهد أو فرق الجهد بين موصلين كهربائيين، يتناسب انحراف إبرة المؤشر بشكل مباشر مع الفرق بين النقطتين الموصولتين، ويتم دائماً توصيل الفولتميتر بشكل متوازي مع الدارة؛ ليتساوى بذلك الجهد الذي يمر بالدارة بذلك الذي يمر عبر الفوليميتر، ليعطي المقياس القراءة الصحيحة، ولا يحدث انسداد في الدائرة بسبب الفولتميتر .
التمثيل الرمزي للفولتميتر: يمثل الفولتميتر بالأبجدية بشكل حرف V مرسوم داخل دائرة
سبب المقاومة العالية للفولتميتر
يبنى الفولتميتر بمقاومة داخلية عالية جداً، لإنه يقيس الفرق المحتمل بين نقطتي الدائرة، ويجب ألا يغير الفوليميتر التيار المقاس، فإذا كانت مقاومته منخفضة، سيمر التيار من خلاله، وسيعطي نتيجة غير صحيحة، بعبارة أخرى المقاومة العالية للفولتميتر لا تسمح للتيار الكهربائي بالمرور من داخلها وتعطي بذلك القراءة الصحيحة. وبسبب وظائفه المختلفة؛ يتوفر الفولتميتر بأنواع مختلفة ليتماشى معها.
وهناك ثلاث طرق لتصنيف الفولتميتر سوف نستعرضها بالترتيب.
أنواع الفولتميتر (تصنيف من حيث البنية)
مقياس الفولت ذو الملف المغناطيسي المتحرك الدائم (PMMC):
هو أداةٌ تُمكنك من قياس الفولت من خلال ملفٍ عن طريق مراقبة الانحراف الزاوي للملف في مجالٍ مغناطيسيٍ موحدٍ. يحوي مقياس PMMC ملفًا من الأسلاك (مُوصل) بين مغناطيسين دائمين لإنشاء مجال مغناطيسيٍ ثابتٍ، ووفقًا لقوانين فاراداي للحثّ الكهرومغناطيسي، فإن الموصل الموضوع في مجالٍ مغناطيسيٍ سيتعرّض لقوة في الاتجاه الذي تحدده قاعدة اليد اليسرى لفليمينغ، ويكون حجم هذه القوة متناسبًا مع كمية التيار عبر السلك، يُرفق مؤشرٌ بنهاية السلك ويوضع على لوحةٍ مُدرّجةٍ ضمن شاشة. ويُستخدم مقياس الفولت PMMC لقياس التيار المستمر.
ويعمل PMMC على مبدأ أن الموصل المراد قياس شدته يوضع في المجال المغناطيسي، ويحرض التيار الكهربائي الذي يمر بالموصل تياراً آخر في الجهاز، الذي يقوم بدوره بحرف مؤشر العداد وإعطاء الدلالة الصحيحة.
يعطي هذا النوع من الأجهزة دقة عالية جداً، كما أن استهلاكه للطاقة منخفض جداً، لكن العيب الوحيد فيه هو أنه مكلف للغاية، ولكن يمكن زيادة النطاق الذي يقيس ضمنه الفولتميتر من خلال ربط مع المقاومة على التوالي.
MI فولتميتر مقياس الحديد المتحرك
عندما تُوضع قطعتين من الحديد جنبًا إلى جنب ويتم إحضار مغناطيس بالقرب منهما، فإن القطع الحديدية ستتنافر، تزداد قوة التنافر هذه إذا زادت شدة مجال المغناطيس. وتنطبق هذه القاعدة على المغناطيس الكهربائي، فيُمكن التحكم بسهولةٍ في قوة المجال المغناطيسي عن طريق التحكم في تيار الإدخال للمغناطيس، ومن ثم إذا زاد التيار تزداد قوة التنافر بين قطع الحديد وبنقص التيار تنقص قوة التنافر بينهما. اعتمادًا على هذه الظاهرة، صُمم مقياس الحديد المتحرك لقياس فرق التوتر، ويُستخدم لقياس كلٍّ من جهد التيار المتناوب والتيار المستمر.
MI تعني تحريك آلة حديدية، تستخدم هذه الآلة الحديدية لقياس كل من التيار المتناوب والتيار المستمر، وفي هذا النوع من المقاييس يتناسب انحراف المؤشر بشكل مباشر مع جهد الملف. وتصنف الآلة الحديدية المتحركة المستخدمة في هذا المقياس إلى نوعين:
آلة حديدية جاذبة.
آلة حديدية منفرة.
أنواع الفولتميتر: (تصنيف آخر بحسب شكل الجزء من المقياس الذي يعطي القراءة)
الفولتميتر التماثلي
يستخدم هذا النوع من الأجهزة لقياس شدة التيار المتناوب، تعرض القراءة من خلال مؤشر مثبت على الجهاز، يعتمد انحراف المؤشر على عزم الدوران الذي يقوم بتحريكه، والذي بدوره يعتمد على شدة التيار الكهربائي في الدارة ويتناسب معه بشكل طردي.
الفولتميتر الرقمي
يعرف الفولتميتر الذي يعرض القراءة بشكل رقمي باسم الفولتميتر الرقمي، ويتميز هذا النوع من الفولتميترات بإعطاء نتائج دقيقة جداً أكثر من غيره. تعرف دائماً الأداة التي تقوم بقياس التيار المباشر باسم الفولتميتر DC، بينما يستخدم الفولتميتر AC بدائرة التيار المتناوب لقياس شدته.
كما توجد أنواع أخرى تتمثل في:
- مقياس التوتر الذي يعمل وفق مبدأ قياس القوة الكهربائية، ويعمل وفق نفس مبدأ عمل النوع الأول ويُستخدم لقياس التوتر في كلٍ من التيار المتناوب والتيار المُستمر.
- مقياس الفولت من النوع المعدل، ويُستخدم هذا النوع في دوائر التيار المُتناوب لقياس الجهد، حيث تقوم أداة المعدِّل بتحويل التيار المتردد إلى تيارٍ مستمرٍ بمساعدة المقوِّم، ثم يُقاس توتر التيار المستمر بواسطة مقياس PMMC.
- مقياس الحث أو التحريض لقياس الفولت
- مقياس التوتر بالكهرباء الساكنة
- مقياس التوتر الإلكتروني
المبدأ الذي يقوم عليه عمل جهاز قياس الفولت أو الفولتيمتر
من منا لم يتعرض جهازٌ كهربائيٌ في منزله للعطب أو لعطلٍ بسيط! من البديهي أن نأخذ الجهاز العاطل عن العمل إلى مُختصٍ في الصيانة ليصلحه. قد يختلف المُختصون في الخبرات والإمكانيات ولكنهم جميعًا يتقاسمون استخدام عدد من الأجهزة لمُساعدتهم، ومن أهم هذه الادوات هو جهاز قياس الفولت فما هو وما مبدأ عمله وما هي أنواعه؟
ومقياس الفولت (الفولتميتر) هو أداةٌ تقيس قيمة الفولت للتيار الكهربائي المستمر أو المتناوب، وتقيس فرق التوتر بين نقطتين من الدارة باستخدام مقياسٍ متدرجٍ عادةً بالفولت أو الميلي فولت (0.001 فولت) أو الكيلو فولت (1000 فولت) بحسب نوع الأداة وتصميمها.
والمبدأ الرئيسي لمقياس الفولت هو أنّه يجب أن يكون متّصلاً على التفرّع، حيث نريد قياس الجهد بين نقطتين دون أي تغيير في قيمة التيار الكهربائي الذي يمر بينهما، لذلك في حال وُصل على التسلسل مهما كانت قيمة مقاومته صغيرة ستؤثر على قيمة التيار المار من خلاله، وبهذه الطريقة (الوصل على التفرع، مع القيمة العالية للمقاومة) تكون قيمة التيار المارة من خلاله متناهية الصغر ولا يؤثر على التيار بين النقطتين المُراد قياس فرق التوتر بينهما، ولا يمر فيه التيار الكهربائي فتكون قيمة الفرق في التوتر حقيقية.
بالتالي يُمكنك الاستنتاج بأن مقياس الفولت المثالي هو ذو المقاومة اللانهائية، والتي تكون قيمة التيار المار فيها هي الصفر، لذلك لن يكون هناك فقدانٌ للطاقة في الجهاز، لكن عمليًا لا يمكن تحقيق هذا لأنه لا يمكننا الحصول على مادةٍ ذات مقاومة لانهائية.