أجهزة قياس التيار الكهربائي
تعتمد أجهزة قياس التيار الكهربائي على قياس فرق الجهد الناتج عن التيار الكهربائي المتدفق في الدائرة. يتم قياس قيمة فرق الجهد عند توصيل المقاومة في ترتيب تسلسلي داخل الدائرة، ومن خلال قراءة الجهد الكهربائي، يمكن تحديد قيمة التيار الكهربائي.
تعتبر الأميتير (بالإنجليزية: ammeter) من أبرز أجهزة قياس شدة التيار الكهربائي، حيث تقوم بقياس تيار الكهرباء بكافة درجاته. تختلف الأميتيرات في أنواعها وفقًا للدقة والمبدأ التشغيلي، وفيما يلي ندرس أهم الأنواع:
- جهاز دارسونفال أميتر
يقوم جهاز دارسونفال أميتر (بالإنجليزية: D’Arsonval-movement ammeter) بقياس شدة التيار الكهربائي المستمر بدقة تتراوح بين 0.1% و2%.
- جهاز التيار الديناميكي
يُستخدم جهاز التيار الديناميكي (بالإنجليزية: electrodynamic ammeter) لقياس شدة التيار الكهربائي بنوعيه المستمر والمتردد، بدقة تتراوح بين 0.1% و0.25%.
- جهاز قياس التيار الحراري
يختص جهاز قياس التيار الحراري (بالإنجليزية: thermal ammeter) بقياس شدة التيار المتردد بدقة تتراوح بين 0.5% و3%.
- أجهزة القياس الرقمية
تتيح أجهزة القياس الرقمية (بالإنجليزية: Digital ammeters) قياس شدة التيار الكهربائي المستمر بدقة تفوق 0.1%.
أجهزة قياس الجهد الكهربائي
تعتمد أجهزة قياس الجهد الكهربائي على قياس فرق الجهد بين نقطتين معينتين من خلال توصيل جهاز قياس الجهد بالتوازي مع مصدر القوة الكهربائية.
تتنوع أجهزة قياس الجهد الكهربائي حسب دقة المعايرة ونطاق القياس، وعادةً ما تقاس بواحدة من الفولت، المليفولت، أو الكيلوفولت. فيما يلي أبرز أنواع هذه الأجهزة:
- جهاز الفولتميتر الرقمي
يقوم جهاز الفولتميتر الرقمي (بالإنجليزية: Digital voltmeters) بقياس فرق الجهد الكهربائي بدقة عالية تفوق أجهزة القياس التناظرية، حيث تُعرض القراءات على الشاشة برقم مباشر.
- جهاز الفولتميتر التماثلي
يعتمد جهاز الفولتميتر التماثلي (بالإنجليزية: analogue voltmeter) على قراءة التيار الكهربائي المار من الأسلاك وتحويله لقياس الجهد بآلية تدعى الآلية الكهروميكانيكية.
- جهاز الفولتميتر الكهروستاتيكي
يقوم جهاز الفولتميتر الكهروستاتيكي (بالإنجليزية: electrostatic voltmeter) بقياس الجهد الكهربائي بواسطة توليد قوى كهروستاتيكية، مما يتيح الحصول على القراءة مباشرة دون الحاجة لقياس شدة التيار، وهذا يُميز هذا الجهاز عن غيره من أجهزة قياس الجهد الكهربائي.
- جهاز الجهد الانزلاقي
يعمل جهاز قياس الجهد الانزلاقي (بالإنجليزية: potentiometer) على قياس الجهد الكهربائي المنخفض جدًا، والذي يصعب قياسه بالأجهزة الأخرى.
- جهاز الفولتميتر الإلكتروني
يقوم جهاز الفولتميتر الإلكتروني (بالإنجليزية: electronic voltmeter) بقياس الجهد الكهربائي دون حدوث أي أخطاء في الدائرة، حيث يعتمد على عملية التضخيم أو التصحيح أو كليهما عند الحاجة لعرض قراءة الجهد الكهربائي المتولد، سواء كان مباشرًا أو مترددًا.
أجهزة قياس المقاومة الكهربائية
تعمل أجهزة قياس المقاومة الكهربائية على تطبيق جهد كهربائي معلوم عبر مقاومة، ثم قياس شدة التيار الكهربائي المار، مما يسمح بحساب مقدار المقاومة الكهربائية.
يمكن استخدام أداة الأوميتر (بالإنجليزية: ohmmeter) لقياس المقاومة في الدائرة الكهربائية، حيث يتصل بالأداة إما بطريقة التوازي، مما يزيد مقدار المقاومة بزيادة التيار، أو بطريقة التوالي، حيث تزداد المقاومة بانخفاض مقدار التيار المتولد. وتُقاس المقاومة بوحدة الأوم.
أجهزة قياس السعة الكهربائية
تعمل أجهزة قياس السعة الكهربائية من خلال تزويد الدائرة بجهد كهربائي معلوم، ومن ثم قياس الشحنة الكهربائية المتولدة التي تُستخدم لتحديد السعة.
يمكن قياس السعة الكهربائية باستخدام جهاز سعة المكثف (بالإنجليزية: capacitor)، والذي يعتمد على مبدأ ثبات الجهد الكهربائي والطاقة المخزنة داخله حتى يتم توليد كمية معينة من الشحنات. وتجدر الإشارة إلى أن وحدة قياس السعة هي الفاراد.
أجهزة قياس الحث الكهربائي
تعمل أجهزة قياس الحث الكهربائي من خلال تزويد الدائرة بتيار كهربائي معلوم، وقياس فرق الجهد المتولد، للحصول على مقدار الحث الناتج في الملفات والمحولات تحت تأثير المجال المغناطيسي. يُستخدم المحث (بالإنجليزية: inductor) في الدائرة الكهربائية لقياس مقدار الحث الكهربائي، ويتم التعبير عنه بالحرف L، حيث يُقاس بوحدة الهنري.
أجهزة قياس التردد
تقوم أجهزة قياس التردد الكهربائي بقياس معدل تكرار موجة كهربائية معينة في مدة زمنية محددة.
يمكن قياس التردد باستخدام جهاز قياس التردد (بالإنجليزية: frequency meter)، حيث تتوفر أجهزة تعتمد على مقدار الانحراف وتستطيع قياس ترددات تصل إلى 900 هيرتز.