גלוונומטר

מתוך ויקיפדיה, האנציקלופדיה החופשית
קפיצה אל: ניווט, חיפוש
תיל הנושא את הזרם הנמדד
קפיץ מחזיר
שני קוטבי מגנט (צ),(ד)

גלוונומטר (Galvanometer) הוא סוג של מתמר אלקטרומכני היוצר תנועה זוויתית של מחט על פני קשת קבועה, בתגובה למעבר זרם חשמלי בסליל. הגלוונומטר הוא רכיב משמעותי באמפרמטר, בוולטמטר ובאוהם-מטר.

הגלוונומטר קרוי על שמו של המדען האיטלקי לואיג'י גלווני.

גלוונומטר טנגנטי[עריכת קוד מקור | עריכה]

גלוונומטר טנגנטי הוא שמו של מכשיר אשר בעזרתו ניתן למדוד זרם במעגל חשמלי. בנוסף, ניתן בעזרת מכשיר זה לחשב את גודל הרכיב האופקי של השדה המגנטי של כדור הארץ במקום מסוים, ולבדוק קשרים פיזיקליים שונים.

המכשיר מורכב משלושה רכיבים עיקריים:

  1. טבעת עשויה חומר לא מגנטי (לדוגמה אלומיניום).
  2. תיל מוליך המתלפף סביב הטבעת מספר פעמים הניתן לשינוי.
  3. מחט מצפן המונחת על מישור המאונך למישור הטבעת.

המכשיר ופעולתו מבוססים על העובדה כי זרם חשמלי יוצר מסביבו שדה מגנטי בכיוון מסוים, וכי לכדור הארץ שדה מגנטי. יש לכוון את הטבעת והמצפן כך שהטבעת תהיה מכוונת בכיוון צפון-דרום והמצפן יורה על הצפון, מדויק ככל האפשר. כך וקטור השדה המגנטי אשר יצור התיל סביבה יהיה מאונך לרכיב האופקי של השדה המגנטי של כדור הארץ, עובדה אשר תקל בביצוע המדידות. מזרימים זרם חשמלי כל שהוא בתיל המעגלי, ומודדים את סטיית המצפן במעלות. נניח שמחט המצפן סטה ב-a מעלות מכיוונו המקורי (ראו תמונה).

סטיית מחוג המצפן ב-a מעלות, כאשר Bi מייצג את השדה המגנטי הנוצר על ידי הזרם החשמלי בתיל, ו-Be מייצג את הרכיב האופקי של השדה המגנטי של כדור הארץ והוא מכוון צפונה.

את התוצאות נוכל לקבל על ידי החישובים הבאים: \ tan(a) = \frac{Bi}{Be} כאשר Be הוא הרכיב האופקי של השדה המגנטי של כדור הארץ, ו-Bi הוא השדה המגנטי הנוצר על ידי הזרם החשמלי בתיל. ידוע כי גודל השדה המגנטי הנוצר על ידי תיל מעגלי הוא:

\ Bi = \frac{\mu_{0}NI}{2R}

כאשר N מייצג את מספר הליפופים סביב התיל, I את גודל הזרם ביחידות אמפר, ו-R את רדיוס הטבעת.

נציב זאת בחישוב הקודם ונקבל:

\ tan(a) = \frac{\frac{\mu_{0}NI}{2R}}{Be} = \frac{\mu_{0}NI}{2RBe}

במידה וברצוננו לגלות את גודל הזרם הזורם במעגל, נצטרך לדעת את גודל הרכיב האופקי של השדה המגנטי של כדור הארץ במקום בו אנו מודדים. נציב את הנתונים בנוסחה שפיתחנו ונקבל את התוצאות בהתאם.

במידה וברצוננו לגלות את גודל הרכיב האופקי של השדה המגנטי של כדור הארץ במקום המדידה, נצטרך לדעת את גודל הזרם החשמלי במעגל. נוכל למדוד גודל זה בעזרת מד זרם כדוגמת אמפרמטר. נציב את הנתונים בנוסחה שפיתחנו ונקבל את התוצאה.

כידוע, מדידות יחידות לרוב אינן מדויקות, ולכן מומלץ לבצע מספר רב של מדידות ולבצע קירוב לינארי של הפונקציה: \ f(I) = tan(a)

בתור מד זרם, מכשיר זה אינו אידאלי לשימוש מהסיבות הבאות: 1. אי דיוק באיפוס המצפן עלול לגרום לשגיאות אקראיות במדידה. 2. אי דיוק במדידת המעלות עלול לגרום לתוצאות בלתי סבירות. 3. על מנת למדוד זרם בעזרת מכשיר זה, יש לדעת את גודל הרכיב האופקי של השדה המגנטי של כדור הארץ במקום המדידה, וכידוע גודל זה אינו קבוע והוא מושפע מגורמים רבים ועל כן המדידה אינה אמינה במלואה.


P physics.svg ערך זה הוא קצרמר בנושא פיזיקה. אתם מוזמנים לתרום לוויקיפדיה ולהרחיב אותו.