أجهزة القياس في الفيزياء
تُعتبر أجهزة القياس من الأدوات الأساسية في الفيزياء، ولها دور محوري في مختلف التطبيقات العلمية. فيما يلي أبرز أجهزة القياس المستخدمة في هذا المجال:
الأميتر
يعد الأميتر أداة حيوية لقياس التيارات الكهربائية في الدوائر. يتميز بمقاومته المنخفضة، ويُوصل في الدائرة الكهربائية بطريقة تسلسلية لضمان ثبات التيار. هناك نوعان رئيسيان من الأميتر: النوع القياسي والنوع الرقمي.
تتكون معظم الأميترات القياسية من ملف نحاسي رفيع يتم لفه حول عمود الحديد المرن. هذا العمود يُعلق بين قطبي مغناطيس دائم، وعند مرور التيار في الملف، يدور الملف والعمود معًا، مما يجعل المجال المغناطيسي للملف موازيًا لمجال المغناطيس الدائم.
يوجد مؤشر يتحرك على تدريج يقيس شدة التيار بالأمبير، ويمكن للأميتر قياس نطاق واسع من التيارات، بدءًا من أجزاء المليون أمبير وصولاً إلى قيم أكبر.
الجلفانوميتر
يعمل الجلفانوميتر وفق مبدأ مشابه للأميتر ولكنه مخصص لقياس التيارات الضعيفة. ومن ميزاته:
- انتظام التدريج.
- مقاومته للمجالات المغناطيسية الشاردة.
- دقته العالية، حيث يمكن صنع أجهزة تصل دقتها إلى 0.1%. كما يمكن استخدامه لقياس الشحنات والتيارات الكهربائية الضعيفة.
- انخفاض القدرة المستهلكة في الملفات (بين 0.5 و 3 وات).
- ثبات دقته عند تغير درجات الحرارة.
- تعدد الاستخدامات، حيث يمكن استخدامه كأميتر أو فولتميتر أو أوم ميتر.
الفولتميتر
الفولتميتر هو جهاز مهم لقياس فرق الجهد الكهربائي في أجزاء متنوعة من الدائرة الكهربائية، مثل المقاومات والموسعات والبطاريات. يتم توصيله بطريقة موازية في الدائرة الكهربائية لضمان ثبات الجهد، ويمتاز بمقاومته العالية جدًا.
الأوميتر
يستخدم الأوميتر لقياس مقدار المقاومة الكهربائية، حيث يُعتبر جهازًا مباشرًا لعرض قيمة المقاومة. يتم قراءة قيمة المقاومة من خلال حركة العداد. يتطلب الأوميتر مصدرًا داخليًا للجهد لتوليد التيار اللازم، كما ينبغي استخدام عدة مقاومات للتأكد من سلامة الحركة بالقيمة الصحيحة.
الآفوميتر
يعد الآفوميتر جهازًا شاملاً يقيس التيار أو فرق الجهد أو المقاومة الكهربائية، وذلك من خلال مفتاح مخصص لكل وظيفة، ويُستخدم بكثرة من قبل فنيي الكهرباء.
الهايدروميتر
الهايدروميتر هو جهاز يتكون من أنبوبة زجاجية طويلة مغلقة من الطرفين، ويستخدم لقياس كثافة السوائل.
مقياس فنتوري
يعمل مقياس فنتوري على قياس سرعة تدفق السوائل ومعدل تصريفها في أنابيب التدفق، مثل أنابيب الوقود والمياه.
الفيسكوميتر
جهاز قياس لزوجة السوائل، حيث تعني اللزوجة مقاومة السائل أو الغاز للتدفق، مما يؤثر على عمليات البخار والملء.
الميكروميتر
يستخدم الميكروميتر لقياس الأطوال والسمك والعمق بدقة تصل إلى أجزاء من المليمتر، ويُعتبر من الأدوات الموحدة في القياسات.
القدمة ذات الورنية
أداة قياس تستخدم لقياس القطر أو نصف القطر لأسطوانة أو كرة. يمكن للقدِّمة الحديثة قياس ثلاثة أنواع من الأبعاد:
- الأبعاد الخارجية والسماكة وقطر القطعة.
- الأبعاد الداخلية أو القطر الداخلي للأنابيب.
- العمق أو الارتفاع للقطع الموضوعة على الأسطح.
الميزان النابضي
ميزان نبضي يُستخدم لقياس كتلة الجسم أو وزنه عبر تدريج خاص. يتميز بعض المخازين النابضية بعملها دون أذرع، مثل الميزان المعلق، ويمكن لهذا الميزان قياس القوى في أي اتجاه.
أجهزة قياس الكتلة
تتعدد أجهزة قياس الكتلة في تصميمها ودقتها حسب الكتلة المعنية، ومنها:
- القبَّان: يستخدم لقياس كتل كبيرة جداً، مثل كتلة سيارة.
- الميزان ذو كفَّتين: يقيس كُتل تصل إلى عدة كيلوجرامات.
- الميزان الرَّقمي الحساس: يقيس كُتل تتراوح بين عدة جرامات حتى بضعة كيلوجرامات.
أجهزة قياس الزمن
تختلف أجهزة قياس الزمن في تصميمها ودقتها، مثل:
- الساعة ذات المؤشرين: تعرض الزمن بالساعات والدقائق دون دقة ثوان.
- الساعات الرقمية الحساسة: تقيس الزمن حتى أجزاء الثانية، وتستخدم بشكل واسع في التجارب العلمية والسباقات الرياضية.
مقياس الطيف
يُستخدم مقياس الطيف في قياس الطول الموجي للضوء.
