الأسبوع 7 · الفصل الثاني (٤): تحويل الجلفانومتر إلى أميتر (مجزئ التيار) وإلى فولتميتر (مضاعف الجهد)، والأوميتر وتدريجه غير المنتظم، والأجهزة التناظرية والرقمية · 3 دروس
2
من الجلفانومتر إلى الفولتميتر: مضاعف الجهد
Physics Sec 3 Term 1, Chapter 2: pp. 46–51
الهدفأحسب المقاومة المضاعفة للجهد التي تحوّل الجلفانومتر إلى فولتميتر ذي مدى محدد.
كلمات جديدة
المقاومة المضاعفة للجهد (Rm) · مقاومة كبيرة توصل على التوالي مع الجلفانومتر ليتوزع عليهما فرق الجهدالفولتميتر · جلفانومتر موصل به مقاومة مضاعفة للجهد، ويوصل على التوازي مع الجزء المراد قياس فرق جهده؛ ومقاومته كبيرة جدًامدى الفولتميتر · فرق الجهد V الذي يصل بالمؤشر إلى نهاية التدريج
الشرح
الجلفانومتر لا يتحمل إلا فرق جهد صغيرًا هو IgRg على ملفه. ولقياس فروق جهد أكبر توصل مقاومة كبيرة Rm على التوالي معه، بحيث يمر تيار نهاية التدريج Ig عندما يكون فرق الجهد على الزوج V: V = Ig(Rg + Rm)، ومنه Rm = V ÷ Ig − Rg. وكلما كبر المدى V كبرت المقاومة المضاعفة. ومقاومة الفولتميتر كله V ÷ Ig وهي كبيرة جدًا، لأن الفولتميتر يوصل على التوازي مع الجزء المراد قياسه ويكون طرفه الموجب من جهة الجهد الأعلى، وينبغي ألا يسحب من الدائرة إلا تيارًا ضئيلًا. الأميتر يوصل على التوالي، والفولتميتر يوصل على التوازي.
مقاومتان كل منهما 10 kΩ موصلتان على التوالي مع خلية 12 V مقاومتها الداخلية مهملة، فيكون على كل منهما 6 V. وصل فولتميتر مقاومته 10 kΩ على التوازي مع إحداهما. المقاومة والفولتميتر على التوازي يكافئان 5 kΩ، والمقاومة الكلية 15 kΩ، والتيار 12 ÷ 15 000 = 0.8 mA، فيقرأ الفولتميتر 0.8 × 10⁻³ × 5000 = 4 V بدلًا من 6 V. يجب أن تكون مقاومة الفولتميتر أكبر بكثير من مقاومة الجزء الذي يقيسه.
نشاط الفصل
تدريب على الورق. ارسم دائرة فيها خلية ومقاومتان على التوالي. أضف أميتر وفولتميتر لقياس التيار وفرق الجهد على المقاومة الثانية. تأكد من أن الأميتر في السلك الرئيسي وأن الفولتميتر على طرفي المقاومة وأن إشارة + في الجهة الأقرب إلى القطب الموجب للخلية.
تدرّب
1
جلفانومتر Rg = 100 Ω وIg = 2 mA. أوجد المقاومة المضاعفة لمدى 5 V.
Rm = 5 ÷ 0.002 − 100 = 2500 − 100 = 2400 Ω.
2
يراد للجلفانومتر نفسه أن يقرأ حتى 50 V. أوجد المقاومة المضاعفة ومقاومة الفولتميتر.
