فيديو السؤال: فهم حساسية الجلفانومتر ذي الملف المتحرك الفيزياء

نسخة الفيديو النصية

ينحرف مؤشر جلفانومتر ذي ملف متحرك بزاوية قياسها 22 درجة عندما تكون شدة التيار المار في الجلفانومتر 360 ميكروأمبير. تبلغ زاوية أقصى انحراف لمؤشر الجلفانومتر 45 درجة. ما أقصى قيمة لشدة التيار يمكن للجلفانومتر قياسها؟ اكتب إجابتك لأقرب ميكروأمبير.

أولًا دعونا نرسم شكلًا لهذه الحالة. وعلى الرغم من أن الجلفانومتر غير مرسوم بالكامل هنا، لكن الخطين المتقطعين يشيران إلى أن النظام له تكملة تمثل دائرة كاملة، ما يسمح بتدفق الشحنة. دعونا نتذكر سريعًا أن مؤشر الجلفانومتر ينحرف بزاوية أكبر قياسها ‪𝜃‬‏ عندما يزيد مقدار شدة التيار ‪𝐼‬‏ في الجلفانومتر. يمكننا الربط بين انحراف المؤشر ومقدار شدة التيار عن طريق تحديد حساسية الجلفانومتر، التي يرمز لها بالحرف ‪𝑆‬‏. الحساسية تساوي ‪𝜃‬‏ مقسومة على ‪𝐼‬‏. إذن بالنسبة إلى الجلفانومتر المنخفض الحساسية، ينحرف المؤشر بدرجة أقل عند مرور تيار بقيمة معينة. وبالمثل، في حالة الحساسية العالية، لن يتطلب الأمر شدة تيار كبيرة لجعل المؤشر ينحرف بدرجة أكبر.

وهنا، نعلم أنه عند ‪𝐼‬‏ يساوي 360 ميكروأمبير، ‪𝜃‬‏ تساوي 22 درجة. يمكننا حساب حساسية هذا الجلفانومتر بالتعويض بهاتين القيمتين في معادلة الحساسية ‪𝑆‬‏، فنحصل على 22 درجة على 360 ميكروأمبير. لاحظ أنه بالنسبة إلى الجلفانومتر الواحد، يجب أن تظل حساسيته ثابتة؛ لنضمن أنه يجري قياسات دقيقة. وهذا أمر مهم. نسبة انحراف المؤشر إلى شدة التيار، أي الحساسية، لا بد أن تظل ثابتة في جميع القياسات التي تجرى باستخدام هذا الجلفانومتر.

حسنًا، بالنسبة إلى هذا الجلفانومتر هنا، نعلم أن زاوية أقصى انحراف لمؤشر الجلفانومتر، التي سنسميها ‪𝜃‬‏ القصوى، قياسها 45 درجة. ونحن نريد إيجاد أقصى قيمة لشدة التيار، التي سنسميها ‪𝐼‬‏ القصوى، التي تناظر هذه الزاوية. وبما أننا نتحدث هنا عن نفس الجلفانومتر، فإننا نعلم أن قيمة ‪𝜃‬‏ القصوى مقسومة على ‪𝐼‬‏ القصوى يجب أن تكون مماثلة لقيمة ‪𝜃‬‏ مقسومة على ‪𝐼‬‏ التي كتبناها سابقًا. لذا دعونا نساو بين هاتين الكميتين. لدينا الآن 22 درجة على 360 ميكروأمبير يساوي 45 درجة على ‪𝐼‬‏ القصوى. ولإيجاد قيمة ‪𝐼‬‏ القصوى، سنجري الضرب التبادلي. وبذلك نحصل على 22 درجة في ‪𝐼‬‏ القصوى يساوي 45 درجة في 360 ميكروأمبير. ولجعل ‪𝐼‬‏ القصوى في طرف بمفردها، نقسم طرفي المعادلة على 22 درجة. ومن ثم يحذف هذا الحد من الطرف الأيسر.

لاحظ أنه بإمكاننا أيضًا حذف وحدتي الدرجة من الطرف الأيمن، لنحصل على الإجابة بوحدة الميكروأمبير فقط. والآن، بحساب 45 في 360 مقسومًا على 22، نحصل على 736.36 دوري. وأخيرًا، بتقريب الإجابة لأقرب ميكروأمبير، نجد أن أقصى قيمة لشدة التيار يمكن للجلفانومتر قياسها هي 736 ميكروأمبير.