معايرة مقياس التيار الكهربائي والفولتميتر والواط باستخدام مقياس الجهد

نحن نعلم أن الجهد والتيار والقوة يتم قياسها بالفولت والأمبير والوات ومقياس الفولتميتر والمقياس والواط لقياس هذه المعلمات. على الرغم من أن أدوات القياس هذه يتم تصنيعها بعناية ، إلا أنها لا تزال تقدم قراءات خطأ عند نهاية العميل. لذلك يتم معايرة هذه الأدوات لتقليل الخطأ. هنا في هذه المقالة ، سنشرح كيفية معايرة الفولتميتر ، والأميتر ، والواتميتر باستخدام مقياس الجهد.

قبل الخوض في التفاصيل ، دعونا أولاً نناقش المفهوم المهم المستخدم في هذه المقالة.

إذا كان لدينا مصدران للجهد بنفس القيمة متصلان بالتوازي كما هو موضح أدناه ، فلن يكون هناك تدفق تيار بينهما. هذا لأن القيم المحتملة لكلا المصدرين هي نفسها ولا يمكن لأي من المصدرين دفع الرسوم إلى الآخر. لذلك في الدائرة ، لا يظهر الجلفانومتر أي انحراف.

سنستخدم نفس ظاهرة موازنة مصدري الجهد في عملية المعايرة.

معايرة مقياس الجهد

يوضح الشكل أعلاه مخطط الدائرة لمعايرة مقياس الجهد.

في الشكل ، يتم استخدام خلية قياسية بجهد 1.50 فولت والتي لا تنتج تقلبات في الجهد حتى بالميليفولت عند التحميل. هذا النوع من المصادر المستقرة ضروري لمعايرة مقياس الجهد دون أي خطأ.

يتم قياس المقياس الموصل بدقة لتجنب فقد القراءة أثناء القياسات. يحتوي الميزان الموصل أيضًا على سطح أملس بأبعاد قطع نظيفة لتوزيع مقاومة متساوي على طوله.

يوجد ريوستات لضبط تدفق التيار في حلقة الدائرة وبالتالي يمكننا ضبط انخفاض الجهد لكل وحدة طول على طول مقياس الموصل. يتم توصيل الجلفانومتر هنا أيضًا لتصور الخلل الذي يحدث في حالة تدفق التيار بين حلقة الخلية القياسية وحلقة المقياس الموصلة. يتم توصيل EMF غير المعروف هنا بالجلفانومتر للقياس بعد معايرة مقياس الجهد.

العمل:

أولاً ، قم بتشغيل الطاقة واضبط المتغير للسماح بتدفق تيار من بضع مئات من الأمبيرات في حلقة الدائرة الرئيسية. نظرًا لأن المقياس الموصل موجود أيضًا في الحلقة الرئيسية ، فإن نفس التيار يتدفق خلاله مما ينتج عنه انخفاض في الجهد. على الرغم من ظهور انخفاض الجهد عبر المقياس المعدني ، فسيتم توزيعه على طول جسمه بالتساوي.

بعد ظهور انخفاض الجهد على طول مقياس التوصيل ، إذا أخذنا التلامس المنزلق وتحركنا على طول المقياس المعدني من الصفر ، فإن التيار يتدفق من الدائرة الثانوية إلى الدائرة الأولية بسبب عدم توازن الدائرة. ومع تحرك جهة التلامس المنزلقة بعيدًا عن الصفر ، يتناقص حجم هذا التدفق الحالي. هذا لأنه ، مع زيادة منطقة التلامس ، فإن انخفاض الجهد عبر المنطقة المقاسة سيقترب من جهد الخلية القياسية. لذلك عند نقطة معينة ، سيكون انخفاض الجهد عبر المنطقة المقاسة مساويًا لجهد الخلية القياسية وعند هذه النقطة ، لن يكون هناك تدفق تيار بين دائرتين.

الآن بعد أن تم توصيل الجلفانومتر في الدائرة الثانوية ، سيظهر انحرافًا على الشاشة بسبب التدفق الحالي ، وسيكون التيار الأعلى هو الانحراف. بناءً على ذلك ، لن يُظهر الجلفانومتر أي انحراف فقط عندما تكون كلتا الدائرتين متوازنتين وهذه هي الحالة التي سنحاول تحقيقها لمعايرة مقياس الجهد.

لفهم أفضل ، دعنا نرى الدائرة الموضحة أدناه والتي توضح حالة التوازن.

إذا افترضنا مقاومة التلامس المعدني من الطول 0 إلى 100 سم كـ "R" ، فإن انخفاض الجهد عبر التلامس المعدني بطول 100 سم بالكامل هو V = IR. نظرًا لأننا افترضنا وجود دائرة متوازنة ، يجب أن يكون انخفاض الجهد هذا "V" مساويًا لجهد الخلية القياسية ولن يكون هناك أي انحراف في قراءة الجلفانومتر.

الآن بقياس هذا الطول الدقيق الذي يظهر عنده الجلفانومتر الصفر ، يمكننا معايرة مقياس الجهد بناءً على قيمة جهد الخلية القياسية.

لذا فإن طول المقياس 1 سم = 1.5 فولت / 100 سم = 0.005 فولت = 5 مللي فولت.

بعد معرفة انخفاض الجهد لكل سنتيمتر في مقياس الجهد ، قم بتوصيل الجهد المجهول بالدائرة الثانوية وحرك جهة الاتصال لقياس الطول الذي سيكون عنده انحراف صفري. بعد معرفة طول المقياس الذي يحدث فيه التوازن ، يمكننا قياس قيمة EMF غير المعروفة على النحو التالي ،

V = (طول الاتصال) x (5mV).

تطبيقات مقاييس الجهد

بالإضافة إلى قياس الجهد غير المعروف ، يمكن أيضًا استخدام مقياس الجهد لقياس التيار والطاقة ، فهو يحتاج فقط إلى مكونين إضافيين لقياسهما.

بخلاف قياس الجهد والتيار والقوة ، تُستخدم مقاييس الجهد بشكل أساسي لمعايرة الفولتميتر ، والمقاييس ، والواط. أيضًا ، نظرًا لأن مقياس الجهد هو جهاز يعمل بالتيار المستمر ، يجب أن تكون الأدوات المراد معايرتها عبارة عن حديد متحرك بالتيار المستمر أو من أنواع مقياس التيار الكهربائي.

معايرة الفولتميتر باستخدام مقياس الجهد

في الدائرة ، يعد العنصر الأكثر أهمية في عملية المعايرة هو مصدر جهد مستمر مناسب ومستقر. وذلك لأن أي تقلبات في جهد الإمداد ستؤدي إلى خطأ في معايرة الفولتميتر مما يؤدي إلى فشل التجربة بالكامل. لذلك يتم أخذ خلية الجهد القياسية ذات القيمة الطرفية الثابتة كمصدر ومتصلة بالتوازي مع الفولتميتر الذي يحتاج إلى معايرته. يتم استخدام الأواني المزخرفة 'RV1' و 'RV2' لضبط الجهد الذي سيظهر عبر الفولتميتر كما هو موضح في الشكل.

يتم أيضًا توصيل صندوق نسبة الجهد بالتوازي مع الفولتميتر لتقسيم الجهد عبر الفولتميتر والحصول على القيمة المناسبة لتوصيل مقياس الجهد.

مع الإعداد الكامل ، نحن جاهزون لاختبار دقة الفولتميتر. لذا ، للبدء ، ما عليك سوى توفير الطاقة للدائرة للحصول على قراءة على الفولتميتر والجهد غير المعروف عند خرج صندوق نسبة الجهد. الآن سوف نستخدم مقياس جهد معاير لقياس هذا الجهد المجهول.

بعد الحصول على قراءة مقياس الجهد ، تحقق مما إذا كانت قراءة مقياس الجهد تطابق قراءة الفولتميتر. نظرًا لأن مقياس الجهد يقيس القيمة الحقيقية للجهد ، إذا كانت قراءة مقياس الجهد لا تتطابق مع قراءة الفولتميتر ، فيتم الإشارة إلى خطأ سلبي أو إيجابي. وللتصحيح ، يمكن رسم منحنى المعايرة بمساعدة قراءات الفولتميتر ومقياس الجهد.

أيضًا ، من أجل دقة القياسات ، من الضروري قياس الفولتية بالقرب من أقصى مدى ممكن لمقياس الجهد.

معايرة مقياس التيار الكهربائي باستخدام مقياس الجهد

كما ذكر أعلاه ، سوف نستخدم جهد إمداد تيار مستمر مناسب ومستقر لتجنب الأخطاء في المعايرة التي لا تنتج تقلبات الجهد خلال التجربة بأكملها. يستخدم الريوستات لضبط حجم التيار المتدفق عبر الدائرة بأكملها. أيضًا ، يتم وضع مقاومة قياسية 'R' ذات قيمة مناسبة مع قدرة حمل كافية للتيار في سلسلة مع مقياس التيار الكهربائي (الذي يخضع للمعايرة) للحصول على معلمة الجهد التي تتعلق بالتدفق الحالي في الدائرة.

الآن بعد تشغيل الطاقة ، يتدفق التيار "I" عبر الدائرة بأكملها وبواسطة هذا التدفق الحالي سيتم إنشاء قراءة بواسطة مقياس التيار الموجود في الحلقة. أيضًا ، سيحدث انخفاض في الجهد عبر المقاومة القياسية "R" بسبب هذا التدفق الحالي.

سنستخدم الآن مقياس جهد لقياس الجهد عبر المقاوم القياسي ثم نستخدم قانون أوم لحساب التيار من خلال المقاومة القياسية.

هذا هو التيار I = V / R حيث V = الجهد عبر المقاوم القياسي المقاس بواسطة مقياس الجهد ، و R = مقاومة المقاوم القياسي.

نظرًا لأننا نستخدم المقاوم القياسي ، فستكون المقاومة معروفة بدقة ويتم قياس الجهد عبر المقاوم القياسي بواسطة مقياس الجهد. ستكون القيمة المحسوبة هي القيمة الدقيقة للتيار المتدفق عبر الحلقة. ثم قارن هذه القيمة المحسوبة بقراءة مقياس التيار الكهربائي للتحقق من دقة مقياس التيار الكهربائي. في حالة وجود أي أخطاء ، يمكننا إجراء التعديلات اللازمة على مقياس التيار لتصحيح الأخطاء.

معايرة الواطميتر باستخدام مقياس الجهد

كما هو مذكور أعلاه لإجراء عملية معايرة دقيقة ، سوف نستخدم مصدرين مناسبين لإمداد طاقة الجهد المستمر كمصادر. عادة ، يتم توصيل مصدر الجهد المنخفض في سلسلة مع الملف الحالي لمقياس الواط ، ويتم توصيل مصدر جهد معتدل بالملف المحتمل لمقياس الواطميتر. يتم استخدام مقاومة متغيرة في الدائرة العلوية لضبط حجم التيار المتدفق عبر الملف الحالي ويستخدم وعاء القطع في الدائرة السفلية لضبط الجهد عبر الملف المحتمل.

تذكر أن وعاء القطع مفضل لضبط الجهد ويفضل مقاومة مقاومة متغيرة لضبط التيار في الدائرة.

أيضًا ، يتم وضع مقاومة قياسية 'R' ذات قيمة مناسبة وقدرة حمل تيار كافية في سلسلة مع الملف الحالي لمقياس الواط. وهذه المقاومة القياسية ستولد انخفاضًا في الجهد عبرها عندما يتدفق التيار في دائرة الملف الحالي.

بعد تشغيل الطاقة ، سنحصل على قراءتين غير معروفين للجهد ، واحدة عند خرج مقسم الجهد والأخرى عبر المقاومة القياسية "R". الآن إذا تم استخدام مقياس الجهد لقياس الجهد عبر المقاوم القياسي ، فيمكننا استخدام قانون أوم لحساب التيار من خلال المقاومة القياسية. نظرًا لأن الملف الحالي في سلسلة مع المقاومة القياسية ، فإن القيمة المحسوبة تمثل أيضًا التيار الذي يمر عبر الملف الحالي. بطريقة مماثلة ، استخدم مقياس الجهد في المرة الثانية لقياس الجهد عبر الملف المحتمل لمقياس الواطميتر.

الآن بعد أن قمنا بقياس التيار من خلال الملف الحالي والجهد عبر الملف المحتمل باستخدام مقياس الجهد ، يمكننا حساب الطاقة على النحو التالي

القدرة P = قراءة الجهد x القيمة الحالية.

بعد الحساب يمكننا مقارنة هذه القيمة المحسوبة بقراءة مقياس الواط للتحقق من وجود أخطاء. بمجرد اكتشاف الأخطاء ، قم بإجراء التعديلات اللازمة على مقياس الواطميتر لضبط الأخطاء.

هذه هي الطريقة التي يمكن بها استخدام مقياس الجهد لمعايرة الفولتميتر ، ومقياس التيار الكهربائي ، والواط للحصول على قراءات دقيقة.