ما هو جهاز الفولتميتر (Voltmeter)؟ كيف ولماذا يُستخدم؟

• ذات صلة
• جهاز الأفوميتر التناظرى: ما هو؟ كيف تستخمه؟ وكم سعره؟
• جهاز الأفوميتر الرقمي: ما هو؟ كيف تستخدمه؟ وكم سعره؟

ما هو جهاز الفولتميتر (Voltmeter)؟

الفولتميتر أداة مصمّمة لقياس فولتيّة التيّار الكهربائي بنوعيه المتناوب والمستمر، لتظهر النتيجة بالفولت على مقياس متدرّج، أو قد تظهر بوحدات قياس أخرى مثل الميليفولت (0.001 فولت)، أو الكيلوفولت (1000 فولت)، وهناك أنواع عديدة من الفولتميتر أبرزها نوعين؛ الأوّل تناظري يعتمد على تحرّك مؤشّر على شاشة تُشير إلى قراءة الجهد الكهربائي، والثّاني رقمي يظهر على شاشته رقم بعينه يشير إلى قراءة جهد التيار الكهربائي، والقراءة التي تظهر على هذا الأخير أكثر دقّة من التي تظهر على الجهاز التّناظري؛ لأنّ الفولتميتر التّناظري يعتمد على آليّة كهروميكانيكيّة لقياس الجهد من خلال ترجمة التيّار الكهربائي المتدفّق عبر لفّات السّلك، أمّا الجهاز الرّقمي فيعتمد على آليّة كهروستاتيكيّة لقياس تأثير التيّار بدلاً من قياس الجهد مباشرةً.^[١]

بالخطوات: طريقة استخدام جهاز الفولتميتر

استخدام الفولتميتر ليس بالأمر الصّعب، فكل ما عليكَ فعله هو اتّباع الخطوات التالية بدقّة:^[٢]

• اضبط جهاز الفولتميتر: تأتي بعض أجهزة الفولتيميتر بإعدادات خاصّة لا يمكنكَ تغييرها، ولكن هناك بعض الأجهزة التي تحتوي على عدّة إعدادات عليكَ أن تضبطها على الإعدادات التي تتناسب مع نوع التيّار الكهربائي إن كان تيار متناوب، أو مستمر، في حال أردت أن تقيس فولتيّة التيّار الكهربائي لأي جهاز كهربائي في منزلكَ، وإذا كان تيّار الجهاز متناوب يجب أن تضبط مقبض الفولتميتر على (V~)، أو (ACV)، أو (VAC)، أمّا إذا أردت أن تقيس فولتيّة الأجهزة ذات التيّار المستمر مثل البطاريّات، والأجهزة الإلكترونيّة المحمولة عليك أن تضبط إعدادات المقبض على (V–)، (V---)، DCV) ،(VDC)).
• اضبط إعدادات الجهاز على جهد أعلى من جهد الجهاز الذي تريد قياس جهده: وذلك لتتجنّب إتلاف الجهاز الذي تقيس جهده، ويجدر الإشارة هنا إلى أنّ الفولتميتر الرّقمي مبرمج على ضبط إعداد جهده تلقائيًّا بما يتناسب مع الجهاز المراد قياس جهده، أمّا إذا كان الفولتميتر الذي تستخدمه تناظري يجب أن تضبط إعدادات الجهد، وإذا لم تعرف كيف تحدّد جهد الجهاز المراد قياسه ولا تستطيع تخمينه، فالأسلم أن تضبط جهد الفولتميتر على أقصى درجة لتتجنّب إتلاف الجهاز المراد قياس جهده، كما أسلفنا، ويمكنكَ الاستفادة من القراءات التالية:
  •  جهد البطّاريّات المنزليّة يكون عادةً 9 فولت أو أقل.
  •  جهد بطّاريّات السيّارة المشحونة بالكامل مع إيقاف المحرّك يكون 12.6 فولت.
  • جهد القوابس الكهربائيّة المنزليّة يكون 240 فولت في أغلب دول العالم، ما عدا الولايات المتّحدة الأمريكيّة وبعض الدّول الأخرى إذ يكون الجهد الكهربائي فيها 120 فولت.
• أوصِل أسلاك الاختبار بالفولتميتر: عادةً ما يأتي جهاز الفولتميتر مع سلكين لاختبار الجهد، أحدهما أسود، والآخر أحمر، لكل منهما مسبار معدني في أحد طرفيه، وقابس معدني في طرفه الآخر لإدخاله في المكان المخصّص له على الفولتميتر، إذ يسمّى الموضع المخصّص لتركيب السّلك الأسود عليه بالقابس (COM)، والموضع المخصّص للسّلك الأحمر مكتوب عليه الحرف (V)، أمّا إذا كان الفولتميتر لا يحتوي على الاختصارين السّابقين فاختر الموضع ذو الرّقم الأقل للسّلك الأحمر، أو الرّمز (mA)، وخصص المدخل الآخر للسّلك الأسود.
• قس الجهد: بعد اتّباع الخطوات السّابقة يكون الفولتميتر على استعداد تام لأخذ قراءة جهد أي جهاز، وكل ما عليكَ فعله هو أن تُمسك المجسّات من الجهة المعزولة، واحذر من أن تُلامس يديكَ المجسّات الكهربائيّة في أثناء توصيلها بالدّائرة الكهربائيّة حتى لا تتعرّض لصعقة كهربائيّة، وإذا كان العازل ممزّقًا، أو باليًّا، ارتدِ قفّارات عازلة للكهرباء، أو استبدل المجسّات بأخرى جديدة، بالإضافة إلى أهمية عدم تلامس المجسّات المعدنيّة مع بعضهما البعض أثناء اتّصالهما بالدّائرة الكهربائيّة؛ لأنّ تلامسهما ينتج عنه شرارة قويّة.
• ضع السلكين الأسود والأحمر داخل دائرة كهربائية متّصلة: اختر نقطتين ضمن دائرة كهربائيّة مغلقة، لتضمن مرور التيّار بينهما لقياسه، فإذا كنتَ تقيس الجهد المنزلي أدخِل السلك الأسود في أحد منافذه، والسلك الأحمر في منفذ آخر، أمّا إذا كنتَ تقيس جهد بطاريّة السيّارة، ضع السلك الأسود على الطّرف السّالب منها، والسّلك الأحمر على طرفها الموجب.
• زِد جهد الفولتميتر: لن تقوم بهذه الخطوة إلا إذا لاحظت أنّ القراءة النّاتجة عالية، عندها عليكَ أن ترفع فورًا إعدادات الجهد في الفولتميتر إلى حد أعلى، حتّى لا يتلف الجهاز الذي تقيس جهده، فإذا كانت القراءة على شاشة الفولتميتر الرّقمي تشير إلى (OL)، أو (overload)، أو (1)، أو إذا كان المؤشّر يذهب إلى أقصى حد على شاشة الفولتميتر التناظري، ارفع جهده فورًا.
• أعِد ضبط الفولتميتر: وهذه الخطوة تحتاجها إذا لم تظهر أي قراءة على شاشة الفولتميتر الرّقمي، أو ظهرت قراءة (OV) عليه، أو تحرّك مؤشّر الفولتميتر التناظري ببطء، عندها تأكّد من توصيل المجسّات ضمن الدّائرة الكهربائيّة، فإذا كنتَ تقيس أي جهاز ذو تيّار مستمر ولم تحصل على قراءة، شغّل جهازكَ على خياري (DC+) بالتّزامن مع (DC-)، وانقله إلى الموضع الآخر، أمّا إذا كان جهازكَ لا يدعم هذه الخيارات اعكس مواضع المجسّات، ليكون الأحمر بدل الأسود، والعكس صحيح، وإذا لم تنجح هذه الحيلة خفّض الجهد باختيار الإعداد رقم واحد، لتحصل على قراءة صحيحة.
• اقرأ النّتيجة: بعد اتّباعكَ لجميع الخطوات السابقة، ستكون قادر على قراءة النّتيجة المتمثّلة بالرّقم الذي تعرضه شاشة الفولتميتر الرّقمي، أو الرّقم الذي يشير إليه مؤشّر الفولتميتر التناظري، وقد تكون قراءة هذا الأخير أصعب من الرّقمي؛ لأنّ شاشة الجهاز التناظري تحتوي على العديد من الأرقام العموديّة والأفقيّة ضمن خطوط متوازية، وتستطيع قراءة الجهد الصّحيح باتّباع الخطوات التّالية:
  • اختر القراءة التي يشير لها مؤشّر الفولتميتر بما يتناسب مع الإعداد الذي اخترته على المقبض، فإذ لم تكن القراءاة متطابقة، خذ القراءة التي تكون من مضاعفات الإعداد الذي اخترته، ولتسهيل ذلك نضرب لكَ المثال التّالي: إذا ضبطتَ الفولتميتر على (DC 10V)، ابحث عن قراءة تصل لحد أقصى إلى 10 فولت للتيّار المستمر، أمّا إذا كان هذا الخيار غير متوفّر فابحث عن قراءة بحد أقصى تصل إلى 50 فولت.
  • قدّر موضع إبرة المؤشّر بمقدار يدور حول القراءة التي حصلت عليها، كما في المثال السّابق، فإذا كان المؤشّر في موضع ما بين 30 و40 يعني أنّ القراءة 35 فولت.
  • إذا حصلت على قراءة تساوي تمامًا إعداد الفولتمتير كان بها، وإلاّ عليكَ أن تصحّح القراءة إذا كنتَ القراءة لا تطابق إعداد الفولتميتر، وذلك بقسمة الحد الأقصى للقراءة التي حصلت عليها على قيمة الإعداد الذي اخترته للفولتميتر خاصّتكَ، فمثلاً إذا ضبطت الفولتميتر على خيار 10 فولت، ولكن النّتيجة كانت 50 فولت، اقسم 50/10 فتكون القراءة الصّحيحة الفعليّة 5 فولت.

لماذا يُستخدم جهاز الفولتميتر؟

يُستخدم الفولتميتر بنوعيه التناظري والرّقمي لقياس فرق الجهد بين نقطتين داخل دائرة كهربائيّة مغلقة، يسري بها تيّار كهربائي متدفّق سواء متناوب كما في الأجهزة الكهربائيّة المنزليّة، أو تيّار مستمر كما في البطاريّات مثل بطاريّة السيّارة، أو الأجهزة الإلكترونيّة مثل الهواتف المحمولة، والكاميرات الرّقميّة، بالإضافة لاستخدامه لقياس أي تيّار يمكن تحويله إلى جهد، مثل الضّغط، أو درجة الحرارة والتدفّق، وأي شخص يعمل في مجال الإلكترونيّات، أو كهرباء المنازل، أو كهرباء السيّارات يحتاج لمثل هذا الجهاز للكشف عن المشكلات التي تسبّب عطل مثل هذه الأجهزة.^[٣]

مَعْلومَة: تعرف على آلية عمل جهاز الفولتميتر

تعتمد آليّة عمل الفولتميتر على قانون أوم الذي يصف العلاقة بين التيّار والجهد والمقاومة، وينص على أنّ التيّار الذي يتدفّق عبر المواد الموصلة للكهرباء مثل الأسلاك المعدنيّة يتناسب تناسبًا طرديًّا مع الجهد الكهربائي المطبّق عليه،^[٤] وعليه فإنّ الفولتميتر مصمّم بطريقة تجعله يمتلك قيمة عالية جدًّا من المقاومة، شريطة أن يكون متّصلاً على التّوازي، لأنّ عدم اتّصاله على التّوازي يترتّب عليه أن تكون قراءة الجهد صفر، ما يعني أنّ الدّائرة الكهربائيّة مفتوحة، وغير مغلقة، بمعنى أبسط لا يوجد تدفّق للتيّار الكهربائي عبرها، أمّا إذا كان الفولتميتر متّصلاً على التّوازي مع جهاز ذو دائرة كهربائيّة مغلقة يتدفّق عبرها تيّار كهربائي، ستكون مقاومة الجهد مساوية للمقاومة العالية للفولتميتر، وهذا يفسّر ما ذكرناه سالفًا أنّ قراءة الجهد يجب أن تكون مساوية للإعداد الذي تضبط الفولتميتر خاصّتكَ عليه.^[٥]

المراجع

1. ↑ "Voltmeter", britannica, Retrieved 27/5/2021. Edited.
2. ↑ "How to Use a Voltmeter", wikihow, Retrieved 27/5/2021. Edited.
3. ↑ "Voltmeters and Ammeters", courses.lumenlearning, Retrieved 27/5/2021. Edited.
4. ↑ "Ohm's law", britannica, Retrieved 27/5/2021. Edited.
5. ↑ "Working Principle of Voltmeter and Types of Voltmeter", electrical4u, Retrieved 27/5/2021. Edited.