فنی مگ
0

گالوانومتر چیست؟ + بررسی انواع و کاربرد آن

گالوانومتر چیست
بازدید 713

در دستگاه‌ها و وسایل الکترونیکی، جریان الکتریکی یکی از پارامترهای مهمی است که در عملکرد بهتر دستگاه و همچنین حفظ سلامت آن نقش بسیار مهمی ایفا می‌کند. به همین دلیل اندازه‌گیری شدت جریان الکتریکی در این دستگاه‌ها از اهمیت بسیار زیادی برخوردار است. تجهیزات مختلفی وجود دارد که می‌توان از آن‌ها برای اندازه‌گیری شدت جریان در دستگاه‌ها استفاده کرد. گالوانومتر یکی از این تجهیزات محسوب می‌شود که کاربرد زیادی در دستگاه‌ها و مدارهای الکتریکی به منظور اندازه‌گیری شدت جریان دارد. 

گالوانومتر چیست؟

اندازه‌گیری یک سری پارامترها مانند جریان الکتریکی در وسایل الکتریکی از اهمیت زیادی برخوردار است. گالوانومتر (Galvanometer) یکی از تجهیزات پرکاربردی است که به منظور آشکارسازی جریان‌های الکتریکی مورد استفاده قرار می‌گیرد. از گالوانومتر می‌توان به عنوان ابزاری برای اندازه‌گیری مقدار جریان نیز استفاده کرد. معمولا جریان و شدت آن در گالوانومتر توسط حرکت سوزن مغناطیسی یا سیم‌پیچ در میدان مغناطیسی نشان داده می‌شود. از مهم‌ترین ویژگی‌های گالوانومتر به عنوان یک ابزار سنجش می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

  • به منظور آشکارسازی، اندازه‌گیری مقدار و تعیین جهت جریان الکتریکی مورد استفاده قرار می‌گیرد. 
  • این ابزار تنها در حضور میدان مغناطیسی کار می‌کند. 
  • برای اندازه‌گیری جریان در مدار مستقیم به کار گرفته می‌شود. 
  • دقت اندازه‌گیری خوبی دارد.
  • به صورت سری در مدار مورد استفاده قرار می‌گیرد. 
  • نسبت به آمپرمتر حساسیت بالاتری دارد. 
  • برای نشان دادن جهت جریان در مدار به کار گرفته می‌شود. 
  • یک ابزار مکانیکی است که مقاومت 10 تا 100 اهم دارد. 

گالوانومتر چگونه کار می‌کند؟

تصور کنید یکی از انواع گالوانومتر را در یک مدار الکتریکی ساده قرار دهیم؛ با برقراری جریان در مدار، عقربه گالوانومتر حرکت می‌کند که در صورت افزایش مقدار جریان عبوری، عقربه آن انحراف بیشتری پیدا می‌کند. برای درک بهتر عملکرد گالوانومتر عقربه‌ای، یک سیم‌پیچ به شکل دایره را در نظر بگیرید که جریان الکتریکی از آن عبور می‌کند. زمانی که جریان از این سیم‌پیچ عبور می‌کند، میدان مغناطیسی در اطراف سیم‌پیچ ایجاد می‌شود. میدان مغناطیسی ایجاد شده در این حالت شبیه میدان ایجاد شده توسط آهنربای میله‌ای است. در واقع سیم‌پیچ در گالوانومتر مانند آهنربای میله‌ای رفتار می‌کند. 

کاربرد گالوانومتر چیست؟

گالوانومتر یکی از تجهیزات مهم سنجش پارامترهای مختلف در مدارهای الکتریکی است که کاربردهای متنوعی دارد. از مهم‌ترین کاربردهای گالوانومتر می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

  • قابلیت اندازه‌گیری شدت جریان‌های بسیار کم در حد میکرو آمپر
  • امکان استفاده به منظور تعیین برابری پتانسیل الکتریکی در دو نقطه مدار (مانند پل‌های اندازه‌گیری)
  • قابلیت استفاده برای تعیین برابری دو جریان
  • امکان اندازه‌گیری مقدار الکتریسیته یا ضربه جریان

بررسی اجزا و ساختمان گالوانومتر

گالوانومتر به عنوان یک ابزار سنجش میزان و جهت جریان در مدارهای الکتریکی از اجزای مختلفی تشکیل شده که عملکرد این اجزا در کنار هم، عملکرد مؤثر این ابزار را تضمین می‌کند. قسمت‌های مختلف ساختمان این ابزار شامل موارد زیر است:

  • سیم‌پیچ متحرک: این سیم‌پیچ به شکل دایره یا مستطیل بوده و به عنوان اصلی‌ترین بخش گالوانومتر شناخته می‌شود. محور تقارن سیم‌پیچ را در نظر بگیرید و یک خط عمودی از آن عبور دهید؛ عبور جریان الکتریکی از سیم‌پیچ باعث می‌شود که به صورت آزادانه حول این محور بین قطب‌های آهنربای دائمی به حرکت درآید. با توجه به اینکه هسته آهنی در مرکز سیم‌پیچ قرار دارد به همین دلیل میدان مغناطیسی قوی ایجاد شده و سیم‌پیچ در آن به حرکت در می‌آید. 
  • نگهدارنده: سیم‌پیچ توسط یک نوار تخت به صورت معلق قرار می‌گیرد و این نوار می‌تواند جریان الکتریکی را به سمت سیم‌پیچ هدایت کند. سیم‌پیچی که حامل جریان دیگر است به صورت آویزان در پایین قرار گرفته و به صورت کلی از اثر گشتاور آن چشم‌پوشی می‌شود. در گالوانومتر معمولا سیم‌پیچ آویزان بالایی از جنس طلا یا مس ساخته می‌شود. 
  • آینه: این قطعه به سیم‌پیچ معلق متصل بوده و به همراه لامپ به منظور اندازه‌گیری انحراف سیم‌پیچ استفاده می‌شود. 
  • سر پیچشی: قطعه‌ای است که به منظور کنترل موقعیت سیم‌پیچ و تنظیم صفر استفاده می‌شود. 
مدار شماتیک گالوانومتر

بررسی انواع گالوانومتر

گالوانومتر به عنوان یک ابزار اندازه‌گیری و سنجش شدت و جهت جریان در مدار الکتریکی در انواع مختلفی طراحی شده که هر کدام ویژگی‌ها و خصوصیات خاصی داشته و بر همین اساس در شرایط مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرند. 

1- گالوانومتر ساده

ساده‌ترین نوع گالوانومتر است که با استفاده از اثر گرمایی جریان ساخته می‌شود. این نوع گالوانومتر دارای دو سیم نازک است که یکی از این سیم‌ها در دو انتها ثابت است و جریانی که از این سیم گذر می‌کند اندازه‌گیری می‌شود. سیم نازک و محکم دوم حول محور عقربه پیچیده شده است. در این نوع گالوانومتر وسط سیم شده اول به یک فنر کشیده وصل می‌شود که سر دیگر آن به بدنه گالوانومتر متصل است. 

زمانی که جریان از گالوانومتر عبور می‌کند، سیم اول گرم و طول آن زیاد می‌شود. در این حالت رشته سیم که توسط فنر کشیده می‌شود، عقربه گالوانومتر را به اندازه زاویه معینی چرخانه که این زاویه به میزان افزایش طول سیم یعنی شدت جریان الکتریکی بستگی دارد. صفحه گالوانومترهای ساده بر حسب آمپر و میلی آمپر مدرج شده که به همین دلیل به عنوان گالوانومتر آمپرسنج یا میلی‌آمپرسنج شناخته می‌شود. 

2- گالوانومتر بالستیک Ballistic Galvanometer

از این نوع گالوانومتر به منظور اندازه‌گیری مقدار برقی که از یک مدار به دنبال برقرار شدن جریان آنی می‌گذرد، استفاده می‌کنند. هر گالوانومتر باید به روش بالستیک به کار گرفته شود زیرا در این نوع گالوانومتر زمان تناوب نوسان نسبت به زمان عبور جریان طولانی است. 

3- گالوانومتر استاتیکی Static

این نوع گالوانومتر دارای آهنربای متحرک است که در آن دو آهنربای کوچک با اندازه یکسان به صورت موازی اما در خلاف جهت یکدیگر وجود دارد که در وسط دو سیم‌پیچ که در خلاف جهت یکدیگر سیم‌پیچ شده‌اند قرار گرفته و توسط یک تار کم‌پیچش آویخته شده است. در این نوع گالوانومتر به این دلیل که گشتاور مغناطیسی برایند صفر است، میدان مغناطیسی زمین گشتاور نیرویی که نیاز به کنترل داشته باشد به این سیستم متحرک وارد نمی‌کند. گشتاور نیروی بازگرداننده در گالوانومتر استاتیکی از طریق تار آویز تأمین می‌شود و با استفاده از تار و تارک کوارتزی می‌توان این گشتاور نیرو را به بسیار کوچک کرد. همین امر باعث شده است که حساسیت این نوع گالوانومتر بسیار بالا باشد. 

4- گالوانومتر تانژانتی Tsngent

در این نوع گالوانومتر یک عقربه مغناطیسی کوچک در مرکز سیم‌پیچ بزرگ قرار گرفته و انحراف عقربه در سطحی عمود بر حسب جریان انجام می‌گیرد. 

5- گالوانومتر هلمهلولتز

در دسته گالوانومترهای تانژانتی قرار می‌گیرد که در آن به وسیله دو سیم‌پیچ موازی که به فاصله چند سانتیمتر از هم قرار دارند، یک میدان مغناطیسی تقریبا ثابت به وجود می‌آید. 

سوالات پرتکرار

1- گالوانومتر برای چه کاری استفاده می‌شود؟

گالوانومترها دستگاه‌هایی هستند که برای تشخیص جریان الکتریکی در مدار استفاده می‌شوند. اصل کار گالوانومترها بر پایه پایستگی انرژی از مکانیکی به الکتریکی استوار است. این پایستگی منجر به انحراف در سیم پیچ می‌شود و جریان را نشان می‌دهد.

2- آیا گالوانومتر ولتاژ را اندازه گیری می‌کند؟

گالوانومتر، ابزاری برای اندازه گیری جریان الکتریکی کوچک یا تابعی از جریان با انحراف یک سیم پیچ متحرک است. انحراف یک چرخش مکانیکی که از نیروهای ناشی از جریان حاصل می‌شود، ایجاد می‌کند. در نتیجه مستقیماً نمی‌توان مقدار ولتاژ را با این دستگاه اندازه گرفت.

3- تفاوت گالوانومتر و آمپرمتر چیست؟

تفاوت عمده بین آمپرمتر و گالوانومتر در این است که آمپرمتر فقط مقدار جریان را نشان می‌دهد، در حالی که یک گالوانومتر هم جهت و هم مقدار جریان را نشان می‌دهد.

4- گالوانومتر در مدار AC استفاده می‌شود یا DC؟

چرا گالوانومتر در مدار ac انحراف جریان را نشان نمی‌دهد؟ گالوانومتر دستگاهی است که فقط جریان مستقیم (DC) را تشخیص می‌دهد (نه اندازه گیری). این به این دلیل است که سوزن گالوانومتر مطابق جهت جریان حرکت می‌کند و این فقط در مورد جریان DC امکان پذیر است.

5- دقت گالوانومتر بیشتر است یا آمپرمتر؟

دقت گالوانومتر در مقایسه با آمپرمتر کمتر است. گالوانومتری فقط برای اندازه گیری جریان مستقیم (DC) استفاده می‌شود. در حالی که آمپرمتر برای اندازه گیری جریان مستقیم و متناوب استفاده می‌شود و دقت بالاتری دارد.

جمع‌بندی

اندازه‌گیری شدت جریان الکتریکی در تجهیزات و دستگاه‌های مختلف از اهمیت زیادی برخوردار بوده و در ارائه عملکرد مناسب دستگاه و همچنین سلامت آن نقش بسیار مهمی ایفا می‌کند. به همین دلیل در بسیاری از صنایع از تجهیزاتی استفاده می‌شود که با کمک آن‌ها می‌توان جریان الکتریکی در مدار را اندازه‌گیری کرد. گالوانومتر یکی از تجهیزات پرکاربرد محسوب می‌شود که می‌توان از آن به منظور اندازه‌گیری شدت و جهت جریان در مدارهای الکتریکی مختلف استفاده کرد. این ابزار در انواع مختلفی وجود دارد که هر کدام بر اساس ویژگی‌ها و خصوصیاتی که دارند برای کاربردهای مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرند. 

نظرات کاربران

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *