الفولتميتر هو أحد أجهزة القياس الكهربائية ويُستخدم لقياس فرق الجهد بين نقطتين في الدوائر الكهربائية، ويستخدم مع التيار المستمر والمتردد. ويأتي بأحجام ومقاسات مختلفة وإما بشكل رقمي أو تناظري أو كجزء من الملتيمتر الرقمي.
رمز الفولتميتر
يُرمز للفولتميتر بدائرة لها طرفين وفي وسطهما دائرة بداخلها الحرف V كما في الصورة التالية
طريقة عمل الفولتميتر
يتم توصيل الفولتميتر على التوازي مع الحمل المراد قياس جهده حيث يقوم بقياس القيمة الفعالة للجهد.
ونستخدم التوصيل على التوازي لأن الفولتميتر مبني بطريقة تجعل مقاومته الداخلية عالية جدًا، لذلك إذا كانت هذه المقاومة العالية متصلة على التوالي، فسيكون تدفق التيار صفر تقريبًا مما يعني أن الدائرة أصبحت مفتوحة. اما إذا تم توصيله على التوازي، فإن مقاومة الحمل تكون موازية للمقاومة العالية للفولتميتر، وبالتالي فإن المقاومة المكافئة ستعطي نفس قيمة مقاومة الحمل تقريبًا.
تذكر أن مجموع المقاومة على التوازي يساوي حاصل ضربها على حاصل جمعها فإذا كانت مقاومة الحمل 1K أوم والفولتميتر 1M أوم فستكون قيمة المقاومة المكافئة
1M×1K/1M+1K= 999 ويساوي تقريبًا 1k أوم
وكما تعلم أن الجهد متساوي في كل الأحمال المتصلة على التوازي، لذا فإن الجهد بين الفولتميتر والحمل متساوي تقريبًا، ومن ثم يقيس الفولتميتر جهد الحمل.
الفولتميتر المثالي Ideal
بالنسبة للفولتميتر المثالي Ideal لديه مقاومة قيمتها ما لانهاية وبالتالي فإن التيار المار فيها يساوي صفر وفي هذه الحالة لن يكون هناك فقد للطاقة في الجهاز. وفي الحقيقة لا يمكن تحقيق هذا عمليًا حيث لا يمكننا الحصول على مادة ذات مقاومة لانهائية. ويتم تصنيع الفولتميتر بطريقة تجعل مقاومته الداخلية عالية دائمًا فإذا كان متصل مع دائرة فإن التيار المار فيه سيكون تقريبًا مساويًا للصفر وبهذا ستكون قراءة الفولتميتر دقيقة بشكل أكبر.
أنواع الفولتميتر
وفقًا لتركيب الفولتميتر
1. فولتميتر الملف المتحرك ذو المغناطيس الدائم (Parmanent Magnet Moving coil (PMMC) Voltmeter)
2. فولتميتر Moving Iron (MI)
3. فولتميتر Electro Dynamometer
4. فولتميتر Electrostatic
5. الفولتميتر الرقمي Digital Voltmeter (DVM)
وفقًا لنوع القياس يتم تصنيفها إلى
1. فولتميتر التيار المستمر
2. فولتميتر التيار المتردد
1. الفولتميتر التناظري Analouge Voltmeter
يقوم الفولتميتر التناظري بتحريك المؤشر عبر مقياس متدرج يتناسب مع الجهد المقاس وتيكون من الجلفانومتر مع مقاومة على التوالي ومؤشر وقياس متدرج.
2. الفولتميتر الرقمي Digital Voltmeter
الفولتميتر الرقمي هو أداة يمكن أن تعطي جهد الخرج ليس عن طريق انحراف المؤشر ولكن بعرض القمية مباشرة على لشاشة.
وهو جهاز ممتاز لقياس الجهد ويعطي قراءة دقيقة أفضل من التناظري ويمكن إجراء القراءة بسرعة عالية.
مميزات الفولتميتر:
- الاتصال المتوازي: يتم توصيل الفولتميتر على التوازي مع العنصر الذي نريد قياس جهده. هذا يضمن أن الفولتميتر يقيس الفرق في الجهد عبر العنصر بدقة دون التأثير الكبير على أداء الدائرة.
- مقاومة داخلية عالية: يتم تصميم الفولتميتر بمقاومة داخلية عالية جداً لتقليل التيار المار عبره، مما يقلل من تأثيره على الدائرة الكهربائية التي يتم قياسها.
استخدامات الفولتميتر:
- تشخيص الأعطال الكهربائية: يساعد في تحديد المشكلات في الدوائر الكهربائية عن طريق قياس الجهد في نقاط مختلفة.
- اختبارات الأجهزة الإلكترونية: يُستخدم في اختبار وفحص الأجهزة الإلكترونية المختلفة للتأكد من عملها بشكل صحيح.
- تجارب علمية وتعليمية: يُستخدم في المختبرات التعليمية لتوضيح مفاهيم الجهد الكهربائي وكيفية قياسه.
طرق استخدام الفولتميتر بشكل صحيح:
- تحديد نطاق القياس المناسب: قبل القياس، يجب تحديد نطاق الجهد المتوقع لتجنب تلف الجهاز أو الحصول على قراءات غير دقيقة.
- توصيل الأقطاب بشكل صحيح: يجب توصيل القطب الإيجابي (الحمراء) والنقيض (السوداء) بشكل صحيح على نقطتي القياس.
- قراءة النتائج بعناية: بعد إتمام القياس، يجب قراءة النتائج بعناية وتفسيرها بناءً على السياق الكهربائي للدائرة.
خاتمة:
الفولتميتر أداة أساسية في الهندسة الكهربائية والإلكترونية، حيث يُستخدم لقياس الجهد الكهربائي بدقة عالية. فهم كيفية استخدام الفولتميتر بشكل صحيح يُعد مهارة مهمة للمهندسين والفنيين في مجالات متعددة تتعلق بالكهرباء والإلكترونيات.
