वोल्टमीटर का कार्य सिद्धांत और वोल्टमीटर के प्रकार
वोल्टमीटर क्या है
वोल्टमीटर एक वोल्टेज मीटर है। जो दो नोडों के बीच की वोल्टेज को मापता है। हम जानते हैं कि प्रभावांक अंतर की इकाई वोल्ट होती है। इसलिए यह एक मापन उपकरण है जो दो बिंदुओं के बीच का प्रभावांक अंतर मापता है।
वोल्टमीटर का कार्य सिद्धांत
वोल्टमीटर का मुख्य सिद्धांत यह है कि इसे ऐसे समान्तर में जोड़ा जाना चाहिए जिसमें हम वोल्टेज को मापना चाहते हैं। समान्तर जोड़ का उपयोग किया जाता है क्योंकि एक वोल्टमीटर इस प्रकार बनाया गया है कि इसका प्रतिरोध बहुत ऊंचा मान होता है। इसलिए यदि वह ऊंचा प्रतिरोध श्रृंखला में जोड़ा जाता है तो विद्युत धारा का प्रवाह लगभग शून्य हो जाएगा, जिसका अर्थ है कि परिपथ खुला हो गया है।
यदि यह समान्तर में जोड़ा जाता है, तो लोड इम्पीडेंस वोल्टमीटर के उच्च प्रतिरोध के साथ समान्तर में आ जाता है और इसलिए संयोजन लगभग उसी इम्पीडेंस देता है जो लोड में था। साथ ही समान्तर परिपथ में हम जानते हैं कि वोल्टेज समान होता है, इसलिए वोल्टमीटर और लोड के बीच का वोल्टेज लगभग समान होता है और इसलिए वोल्टमीटर वोल्टेज को मापता है।
आदर्श वोल्टमीटर के लिए, हमारे पास प्रतिरोध अनंत होना चाहिए और इसलिए खींची गई धारा शून्य होनी चाहिए ताकि उपकरण में कोई शक्ति की हानि न हो। लेकिन यह व्यावहारिक रूप से प्राप्त नहीं किया जा सकता क्योंकि हम ऐसा सामग्री नहीं रख सकते जिसका प्रतिरोध अनंत हो।
वोल्टमीटर का वर्गीकरण या प्रकार
निर्माण सिद्धांत के अनुसार, हमारे पास विभिन्न प्रकार के वोल्टमीटर हैं, वे मुख्य रूप से -
स्थायी चुंबकीय गतिशील कुंडली (पीएमएमसी) वोल्टमीटर।
गतिशील लोह (जीआई) वोल्टमीटर।
इलेक्ट्रो डायनैमोमीटर प्रकार वोल्टमीटर।
रेक्टिफायर प्रकार वोल्टमीटर
प्रेरण प्रकार वोल्टमीटर।
इलेक्ट्रोस्टैटिक प्रकार वोल्टमीटर।
डिजिटल वोल्टमीटर (डीवीएम)।
इस प्रकार के मापन के आधार पर, हमारे पास हैं-
डीसी वोल्टमीटर।
एसी वोल्टमीटर।
डीसी वोल्टमीटर के लिए पीएमएमसी उपकरण का उपयोग किया जाता है, जीआई उपकरण एसी और डीसी दोनों वोल्टेज को माप सकता है, इलेक्ट्रोडायनैमोमीटर प्रकार, तापीय उपकरण डीसी और एसी दोनों वोल्टेज को माप सकता है। प्रेरण मीटर उच्च लागत, मापन में असंगति के कारण उपयोग नहीं किया जाता है। रेक्टिफायर प्रकार वोल्टमीटर, इलेक्ट्रोस्टैटिक प्रकार और डिजिटल वोल्टमीटर (डीवीएम) डीसी और एसी दोनों वोल्टेज को माप सकते हैं।
पीएमएमसी वोल्टमीटर
जब विद्युत धारा वाहक चालक को चुंबकीय क्षेत्र में रखा जाता है, तो चालक पर एक यांत्रिक बल कार्य करता है, यदि इसे एक गतिशील प्रणाली से जोड़ा गया हो, तो कुंडली के गतिशील होने से, सूचक चालक स्केल पर चलता है।
पीएमएमसी उपकरणों में स्थायी चुंबक होते हैं। यह डीसी मापन के लिए उपयुक्त है क्योंकि यहाँ विक्षेपण वोल्टेज के समानुपाती होता है क्योंकि प्रतिरोध उपकरण के सामग्री के लिए स्थिर होता है और इसलिए यदि वोल्टेज की ध्रुवता उलट दी जाती है, तो सूचक का विक्षेपण भी उलट जाएगा, इसलिए यह केवल डीसी मापन के लिए उपयोग किया जाता है। इस प्रकार के उपकरण को डी'अर्नसोनल प्रकार का उपकरण कहा जाता है। इसके लाभ हैं - रैखिक स्केल, शक्ति उपभोग कम, उच्च सटीकता।
मुख्य दोष हैं -
यह केवल डीसी मात्रा को मापता है, उच्च लागत आदि।
जहाँ,
बी = फ्लक्स घनत्व वीब/मी2।
आई = वी/आर जहाँ वी मापन की जाने वाली वोल्टेज है और आर लोड का प्रतिरोध है।
एल = कुंडली की लंबाई मी में।
बी = कुंडली की चौड़ाई मी में।
एन = कुंडली में टर्नों की संख्या।
पीएमएमसी वोल्टमीटर में विस्तार की विस्तार
पीएमएमसी वोल्टमीटर में वोल्टेज के मापन की सीमा को विस्तारित करने की सुविधा होती है। बस मीटर के साथ श्रृंखला में एक प्रतिरोध जोड़कर हम मापन की सीमा को विस्तारित कर सकते हैं।
मान लीजिए,
वी वोल्ट में आपूर्ति वोल्टेज है।
आरv ओहम में वोल्टमीटर का प्रतिरोध है।
आर श्रृंखला में जोड़े गए बाहरी प्रतिरोध का मान ओहम में है।
वी1 वोल्टमीटर पर वोल्टेज है।
तब श्रृंखला में जोड़ा जाने वाला बाहरी प्रतिरोध निम्न द्वारा दिया जाता है
जीआई वोल्टमीटर
जीआई उपकरण का अर्थ है गतिशील लोह उपकरण। यह एसी और डीसी दोनों मापन के लिए उपयोग किया जाता है, क्योंकि विक्षेपण θ वोल्टेज के वर्ग के समानुपाती होता है, मान लीजिए उपकरण का इम्पीडेंस निरंतर है, इसलिए वोल्टेज की जो भी ध्रुवता हो, यह दिशात्मक विक्षेपण दिखाता है, आगे इन्हें दो और तरीकों से वर्गीकृत किया जाता है,
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