איך נבדלים עקרונות העבודה של מד מתח ומד חשמל?

וולטמטר ואלקטרוסקופ, למרות ששניהם מכשירים המשמשים למדידת גדלים חשמליים, יש להם הבדלים משמעותיים בעקרונות העבודה והשימוש בהם.

עקרון ההפעלה של הוולטמטר

הוולטמטר משמש בעיקר למדידת ההבדל הפוטנציאלי (מתח) בין שתי נקודות במעגל. עקרון ההפעלה שלו מבוסס על השראות אלקטרומגנטיות ויעוד הזרם. וולטמטרים נפוצים כוללים וולטמטר מגנטי-חשמלי ווולטמטר דיגיטלי.

1. וולטמטר מגנטי-חשמלי: סוג זה של וולטמטר מודד את המתח באופן עקיף על ידי מדידת הזרם. כאשר זרם זורם דרך הסליל של הוולטמטר, הוא יוצר כוח סיבוב במגנט, מה שגורם למצביע להזיז. זווית ההזזה היא פרופורציונלית ישירות לזרם, ומאחר והזרם גם פרופורציונלי למתח, זווית הזזה של המצביע משקפת את הגודל של המתח.

2. וולטמטר דיגיטלי: סוג זה של וולטמטר מודד מתח על ידי המרה של אות אנלוגי לסיגнал דיגיטלי. בדרך כלל משתמשים בהמרות אנלוגיות-דיגיטליות (ADCs) כדי להמיר אותות מתח לצורה דיגיטלית, שמוצגת אז על מסך.

עקרון ההפעלה של האלקטרוסקופ

מד אטמוסטטי (ידוע גם כמד פוטנציאל או אלקטרוסקופ מצביע) הוא מכשיר המשמש למדידת הבדל פוטנציאלי, אך הוא עובד אחרת מוולטמטר. עקרון ההפעלה של מד אטמוסטטי מבוסס על השראות אלקטרוסטטיות והאינטראקציה של טעונים.

1. השראות אלקטרוסטטיות: הכדור המתכתי והמוט המתכתי של האלקטרוסקופ יוצרים קבל. כאשר עצם טעון מתקרב לאלקטרוסקופ, מטענים מושרים על הכדור ועל המוט, מה שגורם למצביע להזיז.

2. אינטראקציה של טעונים: הזזה של המצביע באלקטרוסקופ היא עקב הדחייה הדדית של טעונים דומים. כאשר עצם טעון מתקרב, המטען המושרה גורם למצביע להזיז, וזווית הזזה היא פרופורציונלית ישירות להבדל הפוטנציאלי.

ההבדלים העיקריים

שיטת המדידה:

הוולטמטר מודד את המתח באופן עקיף על ידי מדידת הזרם.

המד האטמוסטטי מודד את ההבדל הפוטנציאלי ישירות באמצעות השראות אלקטרוסטטיות והאינטראקציה של טעונים.

מבנה ועיצוב:

• וולטמטרים בדרך כלל מורכבים מסליל וממגנט, היוצרים כוח סיבוב באמצעות זרימת הזרם.

האלקטרוסקופ, לעומת זאת, מורכב מכדור מתכת ומוט מתכת, היוצרים מטען באמצעות השראות אלקטרוסטטיות, מה שגורם למצביע להזיז.

סצנות שימוש:

• וולטמטרים מתאימים למדידת מתחים במעגלים, במיוחד במעגלים דינמיים.

• מדים אטמוסטטים מתאימים למדידת שדות חשמל סטטיים ונמצאים לעתים קרובות בשימוש להדגמת תופעות אלקטרוסטטיות ומדידת הבדלים פוטנציאליים.

לסיכום, יש הבדלים משמעותיים בעקרונות העבודה, העיצוב המבני והסצנות השימוש בוולטמטרים ואלקטרוסקופים. וולטמטרים מודדים מתח על ידי מדידת הזרם, בעוד אלקטרוסקופים מודדים הבדל פוטנציאלי באמצעות השראות אלקטרוסטטיות והאינטראקציה של טעונים.