גלוונומטר

גלוונומטר (Galvanometer) הוא סוג של מתמר אלקטרומכני היוצר תנועה זוויתית של מחט על פני קשת קבועה, בתגובה למעבר זרם חשמלי בסליל. הגלוונומטר הוא רכיב משמעותי במדי זרם, במתח והתנגדות.

תיל הנושא את הזרם הנמדד
קפיץ מחזיר
שני קוטבי המגנט: צ (צפון) ו־ד (דרום)

הגלוונומטר קרוי על שמו של המדען האיטלקי לואיג'י גלווני.

גלוונומטר טנגנטי

גלוונומטר טנגנטי הוא שמו של מכשיר אשר בעזרתו ניתן למדוד זרם במעגל חשמלי. בנוסף, ניתן בעזרת מכשיר זה לחשב את גודל הרכיב האופקי של השדה המגנטי של כדור הארץ במקום מסוים, ולבדוק קשרים פיזיקליים שונים.

המכשיר מורכב משלושה רכיבים עיקריים:

1. טבעת עשויה חומר לא מגנטי (לדוגמה אלומיניום).
2. תיל מוליך המתלפף סביב הטבעת מספר פעמים הניתן לשינוי.
3. מחט מצפן המונחת על מישור המאונך למישור הטבעת.

המכשיר ופעולתו מבוססים על העובדה כי זרם חשמלי יוצר מסביבו שדה מגנטי בכיוון מסוים, וכי לכדור הארץ שדה מגנטי. יש לכוון את הטבעת והמצפן כך שהטבעת תהיה מכוונת בכיוון צפון־דרום והמצפן יורה על הצפון, ככל שניתן לדייק. כך וקטור השדה המגנטי אשר יצור התיל סביב הטבעת יהיה מאונך לרכיב האופקי של השדה המגנטי של כדור הארץ, מה שיקל בביצוע המדידות. מזרימים זרם חשמלי בתיל המעגלי, ומודדים את סטיית המצפן במעלות. נניח שמחט המצפן סטה ב־a מעלות מכיוונו המקורי (ראו תמונה).

סטיית מחוג המצפן ב־a מעלות, כאשר Bi מייצג את השדה המגנטי הנוצר על ידי הזרם החשמלי בתיל, ו־Be מייצג את הרכיב האופקי של השדה המגנטי של כדור הארץ והוא מכוון צפונה.

את התוצאות נוכל לקבל על ידי החישובים הבאים: $\ tan(a)={\frac {Bi}{Be}}$ כאשר Be הוא הרכיב האופקי של השדה המגנטי של כדור הארץ, ו־Bi הוא השדה המגנטי הנוצר על ידי הזרם החשמלי בתיל. את גודל השדה המגנטי הנוצר על ידי תיל מעגלי מחשבים באמצעות:

$\ Bi={\frac {\mu _{0}NI}{2R}}$

כאשר μ₀ מייצג את פרמאביליות הריק, N את מספר הליפופים סביב הטבעת, I את גודל הזרם ביחידות אמפר, ו־R את רדיוס הטבעת.

נציב זאת בחישוב הקודם ונקבל:

$\ tan(a)={\frac {\frac {\mu _{0}NI}{2R}}{Be}}={\frac {\mu _{0}NI}{2RBe}}$

אם ברצוננו לגלות את גודל הזרם הזורם במעגל, נצטרך לדעת את גודל הרכיב האופקי של השדה המגנטי של כדור הארץ במקום בו אנו מודדים. נציב את הנתונים בנוסחה שפיתחנו ונקבל את התוצאות בהתאם.

אם ברצוננו לגלות את גודל הרכיב האופקי של השדה המגנטי של כדור הארץ במקום המדידה, נצטרך לדעת את גודל הזרם החשמלי במעגל. נוכל למדוד גודל זה בעזרת אמפרמטר. נציב את הנתונים בנוסחה שפיתחנו ונקבל את התוצאה.

מדידות יחידות אינן מדויקות לרוב, ולכן מומלץ לבצע מספר רב של מדידות ולבצע קירוב ליניארי של הפונקציה: $\ f(I)=tan(a)$

מכשיר זה אינו אידיאלי לשימוש בתור מד זרם מהסיבות הבאות:

1. אי דיוק באיפוס המצפן עלול לגרום לשגיאות אקראיות במדידה.
2. אי דיוק במדידת המעלות עלול לגרום לתוצאות בלתי סבירות.
3. על מנת למדוד זרם בעזרת מכשיר זה, יש לדעת את גודל הרכיב האופקי של השדה המגנטי של כדור הארץ במקום המדידה, וגודל זה אינו קבוע והוא מושפע מגורמים רבים ועל כן המדידה אינה אמינה במלואה.

קישורים חיצוניים

מדיה וקבצים בנושא גלוונומטר בוויקישיתוף

• גלוונומטר, באתר אנציקלופדיה בריטניקה (באנגלית)

ערך זה הוא קצרמר בנושא פיזיקה. אתם מוזמנים לתרום לוויקיפדיה ולהרחיב אותו.