نسخة الفيديو النصية
وصل جلفانومتر بمصدر تيار متردد تردده منخفض. يكون الطرف 𝑎 للجلفانومتر موجبًا عندما يكون الطرف 𝑏 سالبًا والعكس. وتتبدل قطبية الطرفين دوريًّا. أي مما يأتي يصف وصفًا صحيحًا انحراف مؤشر الجلفانومتر؟ أ: يظل المؤشر عند موضع الانحراف الذي يساوي صفرًا. ب: يخضع المؤشر لحركة دائرية منتظمة. جـ: يهتز المؤشر بين موضعين؛ أحدهما موضع الانحراف الذي يساوي صفرًا. د: يهتز المؤشر بين موضعين على مسافة متساوية من موضع الانحراف الذي يساوي صفرًا.
يوضح الشكل المعطى كيفية عمل الجلفانومتر من الداخل؛ حيث يمثل الجلفانومتر في مخطط الدائرة الكهربية بدائرة بها حرف 𝐺. وتتمثل طريقة عمله في أنه عندما يمر تيار عبر الجلفانومتر، فإنه يولد مجالًا مغناطيسيًّا يتفاعل مع المجال المغناطيسي الموجود بالفعل بين المغناطيسين الدائمين. وينتج عن ذلك قوة تؤثر على الأسلاك الموجودة بين هذين المغناطيسين الدائمين، وهو ما يؤدي إلى دوران الأسلاك في أحد الاتجاهين أو الاتجاه المعاكس، ويتسبب في انحراف المؤشر بعد ذلك في أحد الاتجاهين أو الاتجاه المعاكس. تولد القيم الأكبر للتيار مجالًا مغناطيسيًّا أكثر شدة، وهو ما ينتج عنه المزيد من القوة المؤثرة على السلك، ويتسبب في انحراف أكبر للمؤشر على قرص التدريج. وبهذه الطريقة، يستطيع الجلفانومتر قياس شدة التيار الذي يمر خلاله.
ويحدد اتجاه التيار المار عبر الأسلاك، اتجاه انحراف المؤشر. ومع ذلك، فإن الجلفانومتر حساس للغاية، ولا يمكنه عادة إلا قياس شدة التيار ذات القيم الصغيرة. ولكن، هناك حل. من خلال توصيل مقاومة ذات قيمة صغيرة جدًّا على التوازي مع الجلفانومتر، يمكننا زيادة شدة التيار التي يمكننا قياسها. وعندما نستخدم المقاومة بهذه الطريقة، فإنها تسمى «المقاومة المجزئة للتيار». ولكن أيًّا تكن قيمة التيار أو المقاومة المجزئة للتيار، فلن ينحرف المؤشر إلى ما بعد الحد الأقصى للقيم على قرص التدريج.
بمعلومية ذلك، علينا القول إن الإجابة ب غير صحيحة. لا يمكن أن يخضع المؤشر لحركة دائرية منتظمة؛ لأن ملفي السلك عند طرفي الجلفانومتر سيمنعان المؤشر من الانحراف بعد نقطة معينة. لكي يتحرك المؤشر حركة دائرية منتظمة، يجب أن يكون الجلفانومتر معطلًا. إذن، الإجابة ب غير صحيحة. بالنظر إلى جميع الإجابات الأخرى المتبقية، يتضح تمامًا لماذا لا يستخدم الجلفانومتر إلا لقياس التيار المستمر؛ لأن كل هذه الإجابات تبدو أنها لا تصلح لمحاولة الحصول على قياس. إذا ظل المؤشر عند موضع الانحراف الصفري حتى عندما يمر تيار عبر الجلفانومتر، فهذا يعني أنه لا يقرأ أي شيء، وأنه عديم الفائدة في الأساس.
وفي الوقت نفسه، إذا كان المؤشر يهتز بين موضعين مختلفين، كما نلاحظ في الخيارين ج، د، فهذا أيضًا لا يصلح؛ لأن جهاز القياس الجيد يجب أن يعطينا قيمًا ثابتة مناسبة، لا قيمة تتذبذب بين نطاق من القيم. كل هذه الإجابات إذن لا تصلح لأن تعطينا قياسًا لشدة التيار، لكن نحن نبحث فقط عن انحراف المؤشر. يخبرنا السؤال أن هذا الجلفانومتر موصل بمصدر تيار متردد تردده منخفض، وأن الطرفين 𝑎، 𝑏 دائمًا لهما قطبية متضادة. بهذا سيبدو أن التيار كله سيكون أولًا في اتجاه واحد، وهو ما سيؤدي إلى انحراف المؤشر إلى جانب واحد. لذلك، بما أن المؤشر لا يبقى عند موضع الانحراف الصفري، فإننا نعلم بالفعل أن الإجابة أ لا يمكن أن تكون صحيحة.
لنحذف الإجابتين غير الصحيحتين أ، ب، ثم نرسم تمثيلًا بيانيًّا يوضح كيف تتغير شدة التيار المتردد بتغير الزمن. يصل انحراف المؤشر إلى أقصى حد له عندما تكون شدة التيار عند أقصى قيمة لها. ولكن مع انخفاض شدة التيار في هذا الاتجاه، سيقل انحراف المؤشر أيضًا، وسيعود في النهاية إلى الصفر. وفي اللحظة التي لا يوجد فيها تيار في أي من الاتجاهين، يشير المؤشر إلى الصفر، ولكنه لا يتوقف عند الصفر. سيتبدل اتجاه التيار، وسيبدأ المؤشر في الانحراف إلى الجانب الآخر، ليصل في النهاية إلى أقصى انحراف في هذا الاتجاه عند أقصى قيمة لشدة تيار في هذا الاتجاه. قبل أن يقل مقدار شدة التيار، ينحرف المؤشر إلى الصفر، وتتكرر العملية كلها.
جدير بالذكر أن هذين الموضعين لأقصى انحراف للمؤشر يقعان على مسافة متساوية من موضع الانحراف الصفري؛ لأن أقصى شدة لهذا التيار المتردد متساوية في كلا الاتجاهين. لذا، على الرغم من أن المؤشر يمر عبر موضع الانحراف الصفري، فإنه ليس أحد المواضع التي يهتز فيها المؤشر. وهذا يعني أن الإجابة التي تصف انحراف المؤشر وصفًا صحيحًا هي الخيار د. يهتز المؤشر بين موضعين على مسافة متساوية من موضع الانحراف الذي يساوي صفرًا.
