أجهزة القياس في الفيزياء
تعتبر أجهزة القياس من الأدوات الأساسية في مجال الفيزياء، ومن أبرزها ما يلي:
الأميتر
يستخدم الأميتر لقياس التيارات الكهربائية في الدوائر الكهربائية، ويتميز بمقاومته المنخفضة. يتم توصيله في الدائرة الكهربائية على التوالي، حيث يظل التيار ثابتاً. يوجد نوعان رئيسيان من الأميتر: الأميتر القياسي والأميتر الرقمي.
تتكون معظم الأميترات القياسية من ملف مصنوع من سلك رفيع ملفوف حول عمود حديدي طري، الذي يُعلق بين قطبي مغناطيس دائم. عند مرور التيار في الملف، يدور الملف والعمود معاً، مما يؤدي إلى توازن المجال المغناطيسي للملف مع مجال المغناطيس الدائم.
يوجد مؤشر يتحرك على مقياس يقيس القراءة بالأمبير، ويمكن للأميتر قياس مجموعة واسعة من التيارات، ابتداءً من أجزاء من المليون أمبير إلى التيارات الأكبر.
الجلفانوميتر
يعمل الجلفانوميتر بنفس مبدأ الأميتر ولكنه مخصص لقياس التيارات الكهربائية الضعيفة. يملك الجلفانوميتر عدة ميزات تشمل:
- انتظام التدريج.
- عدم تأثره بالمجالات المغناطيسية الخارجية.
- يعد من أكثر أجهزة القياس دقة، حيث يمكن تصنيعه بدقة تصل إلى 0.1%، مما يسمح بقياس الشحنات والتيارات ضعيفة القوة.
- استهلاك طاقة منخفض في الملفات، حيث يتراوح بين 0.5 إلى 3 واط.
- عدم تأثره بتغيرات درجة الحرارة.
- تعدد الاستخدامات؛ يمكن استخدامه كأميتر أو فولتميتر أو أوم ميتر.
الفولتميتر
هذا الجهاز يستخدم لقياس فرق الجهد الكهربائي في أجزاء مختلفة من الدائرة الكهربائية مثل المقاومات والمكثفات والبطاريات. يتم توصيل الفولتميتر في الدائرة على التوازي نظراً لثبات الجهد، ويتميز بمقاومته العالية جداً.
الأوميتر
يستخدم الأوميتر لقياس مقدار المقاومة الكهربائية ويعطي قيمة المقاومة بشكل مباشر. يمكن قراءة قيمة المقاومة من خلال حركة العداد، حيث يتعين توصيل الأوميتر بمصدر طاقة داخلي لتوليد التيار اللازم لعمل الحركة، ويتطلب استخدام مقاومات مختلفة لضمان دخول التيار بالقيمة الصحيحة.
الآفوميتر
هو جهاز شامل يقيس التيار أو فرق الجهد أو المقاومة الكهربائية باستخدام مفتاح مختص لكل منها، ويستخدم من قبل فنيي الكهرباء بشكل عام أثناء العمل.
الهايدروميتر
يتكون الهايدروميتر من أنبوب زجاجي طويل مغلق من كلا الطرفين، ويستخدم لقياس كثافة السوائل.
مقياس فنتوري
يستخدم هذا الجهاز لقياس سرعة تدفق السوائل ومعدل تصريفها في أنابيب التدفق مثل أنابيب الوقود والمياه.
الفيسكوميتر
جهاز قياس لزوجة السوائل، حيث أن اللزوجة تعاكس السيولة، وتعتبر مقاومة السائل أو الغاز للتدفق والجريان، مما يؤثر على عمليات البخار وملء الفراغات.
الميكروميتر
جهاز يستخدم لقياس الطول والسمك والعمق بدقة عالية تصل إلى أجزاء من المليمتر، ويعد من القياسات الموثوقة والمتكاملة، ويشمل مقياس الكم ومقياس كشتبان ضمن الأداة.
القدّمة ذات الورنية
تستخدم لقياس قطر أو نصف قطر أسطوانة أو كرة. يمكن للقدّمة الحديثة قياس ثلاثة أنواع من الأبعاد:
- الأبعاد الخارجية، السُمك، والقطر لقطعة ما.
- الأبعاد الداخلية لقطعة ما أو القطر الداخلي للأنابيب.
- عمق أو ارتفاع قطعة موضوعة على سطح، أو عمق ثقب في قطعة ما.
الميزان النابضي
يقيس الميزان النابضي كتلة الجسم أو وزنه باستخدام تدريج خاص للوزن أو الكتلة. هناك بعض الموازين النابضية التي تعمل بدون أذرع، مثل الموازين المعلقة، وتستطيع قياس القوى المؤثرة عبر الميزان في أي اتجاه.
أجهزة قياس الكتلة
تتعدد أجهزة قياس الكتلة في أشكالها ودقتها حسب مقدار الكتلة المطلوبة، ومنها:
- القبَّان: الذي يستخدم لقياس كتل ضخمة مثل كتلة السيارة.
- الميزان ذو كفَّتين: يستخدم لقياس كُتل تصل إلى بعض الكيلوجرامات.
- الميزان الرقمي الحساس: يقيس كُتل تتراوح بين بضع جرامات حتى بعض الكيلوجرامات.
أجهزة قياس الزمن
تختلف أجهزة قياس الزمن في أشكالها ودقتها، مثل:
- الساعة ذات المؤشرين: تعرض الزمن إلى الساعة والدقيقة لكن دون دقة كافية لعرض الثواني وأجزاء الثانية.
- الساعات الرقمية الحساسة: تقيس الزمن بدقة تصل إلى أجزاء من الثانية وتستخدم بشكل واسع في التجارب العلمية والسباقات الرياضية بسبب دقتها العالية.
مقياس الطيف
يستخدم مقياس الطيف لقياس الطول الموجي للضوء.