الأسبوع 7 · الفصل الثاني (٤): تحويل الجلفانومتر إلى أميتر (مجزئ التيار) وإلى فولتميتر (مضاعف الجهد)، والأوميتر وتدريجه غير المنتظم، والأجهزة التناظرية والرقمية · 3 دروس
3
الأوميتر والأجهزة متعددة القياس
Physics Sec 3 Term 1, Chapter 2: pp. 46–51
الهدفأشرح كيف يقرأ الأوميتر المقاومة وأحسب أوضاع مؤشره وأذكر الجهاز متعدد القياس.
كلمات جديدة
الأوميتر · جلفانومتر موصل على التوالي مع خلية ومقاومة ثابتة ومقاومة متغيرة؛ وتدخل المقاومة المجهولة Rx في الدائرة بين طرفي التوصيلالمقاومة الكلية الداخلية Ri للأوميتر · المقاومة الكلية داخل الجهاز، الجلفانومتر مع المقاومات الأخرى؛ Ri = E ÷ Igالجهاز متعدد القياس (الأفوميتر) · جهاز واحد بمفتاح اختيار لقياس التيار وفرق الجهد والمقاومة؛ والتناظري له مؤشر والرقمي له شاشة عرض
الشرح
قبل الاستعمال يُلمس طرفا التوصيل معًا (Rx = 0) وتُضبط المقاومة المتغيرة حتى يصل المؤشر إلى نهاية التدريج: Ig = E ÷ Ri، إذن Ri = E ÷ Ig. ولذلك تُكتب 0 Ω عند هذه النهاية. وعند وضع الطرفين على مقاومة مجهولة Rx يقل التيار إلى I = E ÷ (Ri + Rx) فيقف المؤشر قبل نهاية التدريج. نصف الانحراف يعني Rx = Ri؛ وثلث الانحراف يعني Rx = 2Ri؛ وربع الانحراف يعني Rx = 3Ri؛ وانعدام الانحراف يعني دائرة مفتوحة أي Rx كبيرة جدًا. والتغيرات المتساوية في التيار لا تقابل تغيرات متساوية في المقاومة، فالتدريج غير منتظم وتتزاحم الأرقام عند طرف المقاومة الكبيرة، وهذا عكس تدريج التيار. وتُقاس المقاومة لجزء منفصل عن أي دائرة ولا يمر فيه تيار. أما الجهاز متعدد القياس فنكتفي بوصفه: مفتاحه يصل الجلفانومتر بمجزئات التيار أو بمضاعفات الجهد أو بخلية الأوميتر.
أمثلة محلولة
أوميتر فيه خلية E = 1.5 V وجلفانومتر تيار نهاية تدريجه Ig = 300 µA. Ri = E ÷ Ig = 1.5 ÷ (300 × 10⁻⁶) = 5000 Ω. ويبين الرسم التيار عند عدة قيم لـ Rx.
بالجهاز نفسه: Rx = 2500 Ω تعطي I = 1.5 ÷ (5000 + 2500) = 200 µA أي ثلثي نهاية التدريج؛ وRx = 20 000 Ω تعطي I = 1.5 ÷ 25 000 = 60 µA أي خُمس نهاية التدريج.
تيار المؤشر (µA)
Rx = E ÷ I − Ri (Ω)
300
0
250
1 000
200
2 500
150
5 000
100
10 000
50
25 000
قراءة التدريج بالعكس: Rx = E ÷ I − Ri. ويبين الجدول أن تدريج التيار المتساوي الخطوات يعطي خطوات غير متساوية للمقاومة.
نشاط الفصل
تدريب على الورق. لأوميتر E = 1.5 V وRi = 5000 Ω ارسم تدريجًا على شكل نصف دائرة وعيّن مواضع 0 Ω و5000 Ω و10 000 Ω و15 000 Ω باستعمال التيارات 300 و150 و100 و75 µA. لاحظ كيف تتزاحم العلامات في جهة واحدة. لا تختبر أبدًا جزءًا موصولًا بمصدر.
تدرّب
1
أوميتر فيه E = 1.5 V وتيار نهاية التدريج 500 µA. أوجد Ri.
Ri = 1.5 ÷ (500 × 10⁻⁶) = 3000 Ω.
2
بهذا الجهاز أوجد التيار عند Rx = 3000 Ω وعند Rx = 9000 Ω.
