أجهزة القياس في مجال الفيزياء
تتضمن أجهزة القياس الهامة في ميدان الفيزياء ما يلي:
الأميتر
يعتبر الأميتر جهازًا أساسيًا لقياس التيارات الكهربائية داخل الدارات الكهربائية. يتميز بمقاومته المنخفضة، ويُوصل في الدارة الكهربائية بشكل متسلسل، مما يضمن استقرار التيار. يتواجد نوعان رئيسيان من الأميترات: القياسي والرقمي.
تتضمن معظم الأميترات القياسية عنصرًا ملفوفًا من سلك رفيع حول عمود من الحديد اللين، والذي يُركب بين قطبي مغناطيس دائم. عند مرور التيار الكهربائي عبر الملف، يدور الملف والعمود معًا، ويصبح المجال المغناطيسي للملف موازياً لمجال المغناطيس.
يحتوي الأميتر على مؤشر يتحرك على تدريج خاص، مما يسهل قراءة قياس التيار بالأمبير، ويستطيع الجهاز قياس مجموعة واسعة من التيارات، بدءًا من أجزاء المليون من الأمبير وصولاً إلى كميات أكبر.
الجلفانوميتر
يعمل الجلفانوميتر بنفس مبدأ الأميتر، حيث يُستخدم لقياس التيارات الضعيفة. ويتميز بعدة خصائص، منها:
- تناسق التدريج.
- عدم تأثيره بالمجالات المغناطيسية الخارجية.
- يتميز بدقة كبيرة، حيث يمكن تصنيع أجهزة تصل دقتها إلى 0.1%، مما يسمح بقياس الشحنات والتيارات الكهربائية الضعيفة بفعالية.
- استنزاف الطاقة المنخفض في الملفات، حيث تتراوح بين 0.5 و3 واط.
- عدم تأثره بتغيرات درجة الحرارة.
- تعدد الاستخدامات، حيث يمكن أن يعمل كأميتر أو فولتميتر أو أوم ميتر.
الفولتميتر
الفولتميتر هو جهاز مخصص لقياس فرق الجهد الكهربائي في أجزاء مختلفة من الدارة الكهربائية، مثل المقاومات والموسعات والبطاريات. يتم توصيل الفولتميتر في الدارة الكهربائية بشكل متوازي، لضمان ثبات الجهد، ويمتاز بمقاومته العالية.
الأوميتر
يستخدم الأوميتر لقياس مقدار المقاومة الكهربائية، حيث يُعتبر جهازًا مناسبًا لتحصيل قيمة المقاومة مباشرة. يمكن قراءة قيمة المقاومة من خلال حركة العداد. لتوليد التيار اللازم لهذه الحركة، يُوصل الأوميتر بمصدر داخلي للجهد، مع استخدام مجموعة من المقاومات المتفاوتة لضمان تدفق التيار بالشكل الصحيح.
الآفوميتر
الآفوميتر هو جهاز متكامل لقياس التيار أو فرق الجهد أو المقاومة الكهربائية باستخدام مفتاح خاص لكل وظيفة، ويستخدمه فنيو الكهرباء بشكل واسع.
الهايدروميتر
الهايدروميتر هو جهاز يتكون من أنبوبة زجاجية طويلة مغلقة من الطرفين، ويستخدم لقياس كثافة السوائل.
مقياس فنتوري
يعتبر مقياس فنتوري جهازًا فعالاً يُستخدم لقياس سرعة تدفق السوائل ومعدل تصريفها في أنابيب التدفق، مثل أنابيب الوقود والمياه.
الفيسكوميتر
الفيسكوميتر هو جهاز لقياس لزوجة السوائل، حيث تمثل اللزوجة مقاومة السائل أو الغاز للتدفق، مما يؤثر على عمليات البخار وملء الفراغات.
الميكروميتر
الميكروميتر هو جهاز دقيق لقياس الطول والسمك والعمق بدقة تصل إلى أجزاء من المليمتر، ويعتبر من قياسات موثوقة وشاملة، مع دمج قياس الكم والمقياس كشتبان في الأداة.
القدّمة ذات الورنية
تستخدم القدّمة ذات الورنية لقياس قطر الأسطوانة أو الكرة، ويعتمد تصميمها الحديث على قياس ثلاثة أنواع من الأبعاد، وهي:
- الأبعاد الخارجية، والسمك، والقطر لقطعة ما.
- الأبعاد الداخلية مثل القطر الداخلي للأنابيب والمواسير.
- عمق أو ارتفاع قطعة موضوعة على سطح، أو عمق ثقب في قطعة ما.
الميزان النابضي
الميزان النابضي هو جهاز مخصص لقياس كتلة الجسم أو وزنه عبر تدريج خاص. هناك بعض الموازين النابضية التي تعمل بدون أذرع مثل الموازين المعلقة، ويمكن لهذا الميزان قياس القوى المطبقة على الميزان في أي اتجاه.
أجهزة قياس الكتلة
تتفاوت أجهزة قياس الكتلة في تصميمها ودقتها، تبعًا لحجم الكتلة المراد قياسها:
- القبّان: يُستخدم لقياس الكتل الكبيرة، مثل كتلة سيارة.
- الميزان ذو الكفتين: يُستخدم لقياس كتل تصل إلى عدة كيلوغرامات.
- الميزان الرقمي الحساس: يُستخدم لقياس كتل تتراوح بين عدة جرامات إلى بعض الكيلوغرامات.
أجهزة قياس الزمن
تتفاوت أجهزة قياس الزمن من حيث التصميم والدقة، مثل:
- الساعة ذات المؤشرين: التي تُظهر الزمن بالساعة والدقيقة، ولكن دون دقة كافية لعرض الثواني وأجزاء الثانية.
- الساعات الرقمية الحساسة: أجهزة قادرة على قياس الزمن حتى أجزاء الثانية، وتستخدم بشكل واسع في التجارب العلمية والسباقات الرياضية نظرًا لدقتها العالية.
مقياس الطيف
يستخدم مقياس الطيف لقياس الطول الموجي للضوء.