كيف تختلف مبادئ العمل بين جهاز قياس الجهد وآلة قياس الكهرباء؟
الفولتميتر والكهربائي، رغم أن كلاهما أداة تُستخدم لقياس الكميات الكهربائية، إلا أنهما يختلفان بشكل كبير في مبادئ عملهما واستخداماتهما.
مبدأ عمل الفولتميتر
يُستخدم الفولتميتر بشكل أساسي لقياس الفرق الكهربائي (الجهد) بين نقطتين في الدائرة. يعتمد مبدأ عمله على التحريض الكهرومغناطيسي وتأثير التيار. من الفولتميترات الشائعة الفولتميتر المغناطيسي والفولتميتر الرقمي.
الفولتميتر المغناطيسي: هذا النوع من الفولتميتر يقيس الجهد بشكل غير مباشر عن طريق قياس التيار. عندما يتدفق التيار عبر ملف الفولتميتر، فإنه يولد عزمًا دورانيًا في المجال المغناطيسي، مما يؤدي إلى انحراف المؤشر. زاوية الانحراف تناسب طرديًا مع التيار، وبما أن التيار يتناسب طرديًا مع الجهد، فإن زاوية انحراف المؤشر تعكس قيمة الجهد.
الفولتميتر الرقمي: هذا النوع من الفولتميتر يقيس الجهد بتحويل الإشارات التناظرية إلى إشارات رقمية. غالبًا ما يتم استخدام المحول التناظري الرقمي (ADC) لتحويل إشارات الجهد إلى شكل رقمي، والتي تظهر بعد ذلك على الشاشة.
مبدأ عمل الكهربائي
المقياس الكهروستاتيكي (المعروف أيضًا باسم مقياس الفرق الكهربائي أو الكهربائي المؤشر) هو أداة تُستخدم لقياس الفرق الكهربائي، ولكنه يعمل بطريقة مختلفة عن الفولتميتر. يعتمد مبدأ عمل المقياس الكهروستاتيكي على التحريض الكهروستاتيكي وتداخل الشحنات.
التحريض الكهروستاتيكي: كرة المعدن وقضيب المعدن في الكهربائي يشكلان مكثفًا. عند إحضار جسم مشحون بالقرب من الكهربائي، يتم تحريض الشحنات على كرة المعدن وقضيب المعدن، مما يؤدي إلى انحراف الإبرة.
تداخل الشحنات: يرجع انحراف المؤشر في الكهربائي إلى صد الشحنات المتشابهة. عند إحضار جسم مشحون بالقرب، يؤدي الشحنة المحفزة إلى انحراف المؤشر، وزاوية الانحراف تناسب طرديًا مع الفرق الكهربائي.
الاختلافات الرئيسية
طريقة القياس:
الفولتميتر يقيس الجهد بشكل غير مباشر عن طريق قياس التيار.
المقياس الكهروستاتيكي يقيس الفرق الكهربائي مباشرة من خلال التحريض الكهروستاتيكي وتداخل الشحنات.
الهيكل والتصميم:
الفولتميترات عادة ما تتكون من ملف ومجال مغناطيسي، مما ينتج عنه عزم دوراني من خلال تدفق التيار.
بينما يتكون الكهربائي من كرة معدنية وقضيب معدني، مما ينتج عنه شحنات من خلال التحريض الكهروستاتيكي، مما يؤدي إلى انحراف الإبرة.
سيناريوهات الاستخدام:
الفولتميترات مناسبة لقياس الجهود في الدوائر، خاصة في الدوائر الديناميكية.
المقاييس الكهروستاتيكية مناسبة لقياس المجالات الكهربائية الساكنة وغالبًا ما تُستخدم لتوضيح الظواهر الكهروستاتيكية وقياس الفروقات الكهربائية.
باختصار، هناك اختلافات كبيرة بين مبادئ العمل والتصميمات الهيكلية وسيناريوهات الاستخدام للفولتميترات والكهربائيات. الفولتميترات تقيس الجهد عن طريق قياس التيار، بينما المقاييس الكهروستاتيكية تقيس الفرق الكهربائي من خلال التحريض الكهروستاتيكي وتداخل الشحنات.
