گالوانومتر ابزاری حساس برای اندازه‌ گیری جریان های الکتریکی کم است، که معمولاً در مدارهای آزمایشگاهی و برخی تحقیقات علمی استفاده می‌شود. این ابزار در انواع مختلف طراحی شده است که هرکدام ویژگی‌ها و کاربردهای خاص خود را دارند. در ادامه به بررسی انواع گالوانومتر، ویژگی‌ها، کاربردها و تفاوت آن با آمپرسنج خواهیم پرداخت.

 

 

 این ابزار،  برای اندازه گیری جریان، از آثار شیمیایی، گرمایی یا مغناطیسی منطبق با قوانین فیزیک استفاده می کنند.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

گالوانومتر بسیار حساس‌ تر از آمپرسنج است و جریان‌های بسیار کوچک را اندازه‌گیری می‌کند.

آمپرسنج برای اندازه‌ گیری جریان‌های بزرگتر طراحی شده است.

 

 

گالوانومتر در آزمایش‌های علمی و آموزشی استفاده می‌شود.

آمپرسنج در کاربردهای صنعتی و عملیاتی برای اندازه‌ گیری جریان در مدارها استفاده می‌شود.

 

 

گالوانومتر معمولاً دارای سیم‌ پیچ یا آهنربای متحرک است و پاسخ آن به تغییر جریان بسیار سریع است.

آمپرسنج از یک سیم‌ پیچ مقاوم‌ تر استفاده می‌کند که به جریان‌های بالا آسیب نبیند.

 

 

گالوانومتر تغییرات جریان را به‌ صورت نسبی یا زاویه‌ ای نشان می‌دهد.

آمپرسنج مقدار دقیق جریان را بر حسب آمپر یا میلی‌ آمپر نشان می‌دهد.

 

 

ساده ترین نوع گالوانومتر با استفاده از اثر گرمایی جریان کار میکند. این گالوانومتر دارای دو سیم نازک است که یکی از سیم ها در دو انتهایش ثابتند. و جریان گذرنده از آن اندازه گیری می شود. سیم نازک و محکم دوم، دور محور عقربه پیچیده شده است. وسط سیم کشیده اول را به فنر کشیده ای وصل می کنند که سر دیگرش به بدنه گالوانومتر متصل است. بر اثر جریان، سیم اول گرم و منبسط شده و طولش افزایش می یابد. رشته سیم توسط فنر کشیده می شود و در نتیجه عقربه گالوانومتر را به اندازه زاویه معینی می چرخاند که بستگی به میزان انبساط سیم (در اثر شدت جریان الکتریکی عبور کرده) دارد. صفحه گالوانومتر برای جریان بر حسب آمپر، میلی آمپر مدرج می شود. در این صورت گالوانومتر آمپرسنج یا میلی آمپرسنج نامیده می شود.

 

برای اندازه گیری جریان گالوانومتر یا آمپرسنج باید طوری داخل مدار قرار گیرد، که جریان کل مدار بتواند از آن عبور کند. برای این منظور باید در نقطه ای مدار را قطع و دو انتهایش را به قطب های مثبت و منفی  آمپرسنج وصل کرد. به عبارت دیگر آمپرسنج را باید به صورت متوالی در مدار قرار داد. چون جریان حالت ثابت را اندازه می گیریم. اینکه وسیله را به کدام قسمت از مدار وصل کنیم اهمیتی ندارد. در صورتی که در جریان های متغیر چنین نیست.

 

با استفاده از گالوانومتر نه فقط جریان، بلکه ولتاژ را نیز می توان اندازه گرفت. زیرا بنابر قانون اهم این کمیت ها متناسبند. اگر دو کمیت با یکدیگر متناسب باشند، با اندازه گیری یک کمیت میتوان سایر پارامتر ها را به دست آورد. مثلاً تاکسی متر که فاصله طی شده را اندازه می گیرد، می توان برحسب کیلومتر مدرج کرد. ولی چون کرایه با فاصله متناسب است، درجات شمارنده را بطور مستقیم به پول پرداختی مدرج می کنند. به طوری که مستقیماً کرایه را نشان می دهد. به همین ترتیب صفحه گالوانومتر را می توان طوری مدرج کرد که بتواند بطور مستقیم هم جریان برحسب آمپر عبور کرده از وسیله و هم ولتاژ دو سر آن را برحسب ولت اندازه بگیرد. بنابر این گالوانومتری که برای جریان مدرج می شود آمپرسنج نام دارد، در حالی که وسیله ای که برای ولتاژ درجه بندی شده ولت سنج نام دارد.

 

(توضیحات مربوط به هر دستگاه در کاتالوگ مربوطه ذکر شده)

در حالت کلی اگر جریان I از گالوانومتر عبور کند، باید بین قطب های ورودی و خروجی آن ولتاژ معین V وجود داشته باشد. فرض کنید که مقاومت داخلی گالوانومتر  یعنی مقاومت قسمت هایی از آن که جریان از آنها عبور می کند، R باشد (برای گالوانومترها با مغناطیس دائمی R مجموع تاب و سیم های رابط است، در حالی که برای گالوانومترهای با سیم افروزشی R مجموع مقاومت سیم گرم شده و رابط هاست).

بنابر قانون اهم  V = IR  می باشد. پس برای یک گالوانومتر معین، هر مقدار از جریان با مقدار معینی از ولتاژ در دو سر قطب های آن متناظر است. بنابراین جای قرار گرفتن عقربه می تواند هم جریان و هم ولتاژ را مشخص کند. یعنی دستگاه را می توان هم به عنوان آمپرسنج و هم به عنوان ولت سنج مدرج و استفاده کرد.

 

با استفاده از یک ولت سنج مدرج می توان اختلاف پتانسیل الکتریکی بین هر دو نقطه دلخواه از مدار را اندازه گرفت. مثلا اگر  بخواهید اختلاف پتانسیل دو سر یک لامپ رشته ای را که از توسط جریانی مشخص تغذیه می شود اندازه گیری کنید، باید دو سر ولت سنج را به دو سر لامپ ببندید. به عبارتی ولت سنج برای سنجش اختلاف پتاسیل (ولتاژ) دو نقطه از مدار (یا قطعه ی خاصی در مدار الکتریکی) بصورت موازی بسته می شود. به عبارتی ولتاژ گذرنده از ولت سنج، همان ولتاژ تمامی قسمت هایی از مدار است که آرایش موازی با ولت سنج دارد. در صورتیکه در مورد آمپر سنج قرارگیری در مدار بصورت متوالی است. و با اندازه گیری جریان گذرنده از یک بخش از مدار جریان کل مدار را می دهد، که باید با جریان المان مداری اندازه گیری شده، برابر باشد.

 

ولت سنج را به جزئی از مدار که ولتاژ دو سر آن باید اندازه گیری شود به طور موازی می بندند. و از این رو جریان معینی از مدار اصلی از آن می گذرد. پس از اینکه ولت سنج وصل شد، جریان و ولتاژ در مدار اصلی قدری تغییر می کند. به طوری که حالا مداری متفاوت از رساناها داریم، که شامل رساناهای قبلی و ولت سنج است. مثلا با اتصال ولت سنج با مقاومت Rv به طوری موازی با لامپی که مقاومتش Rb است مقاومت کل مدار بصورت (R= Rb/(1+Rb/Rv خواهد بود.

هر چه مقاومت ولت سنج در مقایسه با مقاومت لامپ بزرگتر باشد، اختلاف بین مقاومت ولت سنج باید تا حد امکان بزرگ اختیار شود. برای این منظور یک مقاومت اضافی را که ممکن است مقاومتش به چند هزار اهم برسد، گاهی به طور متوالی به قسمت اندازه گیر ولت سنج می بندند.

برخلاف ولت سنج، آمپرسنج همیشه در مدار به طور متوالی بسته می شود اگر مقاومت آمپرسنج Ra و مقاومت مدار Rc باشد، مقاومت کل مدار با آمپرسنج برابر می شود با:

(R = Rc (1+Ra/Rc

بنابراین در صورتیکه مقاومت وسیله در مقایسه با مقاومت مدار کوچک باشد بر طبق رابطه اخیر وسیله مقاومت کل مدار را زیاد تغییر نمی دهند. بنابراین مقاومت آمپرسنج ها را خیلی کوچک انتخاب می کنند (چند دهم یا چند صدم اهم).