جلفانومتر
الجلفانومتر أو المقياس الجلفاني نوع من الأميتر يستخدم لقياس شدات التيار الصغيرة التي تصل إلى 1 نانو أمبير ويتركب الجهاز من مغناطيس على شكل U وملف قابل للدوران ونابض خفيف ومؤشر متصل بالملف المتحرك فعندما يمر التيار ينشأ عزم ازدواج بسبب تأثير المجال المغناطيسي يقوم بأدارة الملف وينشأ بالمقابل عن النابض عزم يقاوم دوران الملف فيتزن الملف ويتوقف عن الدوران عند تساوي هذين العزمين الأول الناتج عن مرور التيار الكهربائي والثاني الناتج عن النابض وعند التساوي تكون ابرة المؤشر مشيرة إلى قراءة التيار
لكن إذا مر تيار كبير فإن عزم الملف يفوق بكثير عزم النابض فيدور الملف دورة كبيرة فيتلف النابض ويتلف الجهاز
وهي أجهزة قياس تيار حساسة تُستخدم لاكتشاف وقياس قيمة واتجاه التيارات الصغيرة والتي تتميز بها بعض التطبيقات الخاصة ولدقة القراءة فإن الانحراف يكون محدوداً.
والجلفانومترات أنواع عديدة تشمل ذات الملف المتحرك أو ذات المغناطيس المتحرك لكن أغلبية الجلفانومترات المستخدمة حالياً هي ذات المغناطيس الثابت والملف المتحرك والتي غالباً ما تسمى "دي أرسنفال" جلفانومتر.
يتركب هذا الجهاز من ملف دائري أو مستطيل من السلك الرفيع المعزول جيداً وعدد لفاته كثيرة، ويلف حول إطار من الألمنيوم أو بوبينة معلقة بين قطبين من المغناطيس الثابت، والملف يعلق بواسطة سلك من البرونز الفسفوري والذي يُعتبر كمدخل للكمية الكهربائية إلى الملف، والطرف الآخر للملف سلك حلزوني مرن أسفل الملف، وتعطي مرونة سلك التعليق عزم التحكم المناسب في عكس اتجاه حركة الملف، والأقطاب أسطوانية الشكل، وتوضع اسطوانة من الحديد المطاوع بين الأقطاب وبنفس المحور، ووجه الأقطاب الأسطوانية الشكل مع القلب الحديدي لها المميزات الآتية :وعندما يمر التيار في الملف تنشأ قوة انحراف تتناسب طردياً مع كثافة الفيض المغناطيسي فتيار الملف وأبعاده تجعل هذا الملف يدور على محور رأسي، وتضاد قوة الانحراف قوة استرجاع لسلك التعليق وبذلك لا يستمر الملف في الدوران مثل الموتور.
لكنه يدور حتى يتعادل عزم الانحراف مع عزم الاسترجاع لسلك التعليق، وحيث أن عزم الانحراف يتناسب مباشرةً مع تيار الملف، لذا فإن كمية الانحراف للملف تبين قيمة التيار المار بالملف.
ومن هنا فإن كمية الانحراف وكمية التيار المار بالملف يمكن بيانها بواسطة مؤشر متصل بالمجموعة المتحركة، على تدريج معاير، ويضاف رأس ملقوظة حتى يمكن ضبط وضع الملف، وضبط وضع الصفر.
ويتصل بالملف في حالة الجلفانومتر الحساس مرآة صغيرة لتبين وضع الملف، ويمكن استعمالها بطريقتين :والإطار الألمنيوم الذي يلف عليه الملف هو الذي يعطي عزم الخمد للجهاز، فعندما يتحرك الإطار في المجال المغناطيسي يمر تيار في الإطار المغلق، هذا التيار المتولد في الإطار يعاكس الحركة الذي أنشأته، ولذا فإنه يوقف المجموعة المتحركة فوراً كما يمكن الحصول على الخمد أيضاً وذلك بتوصيل مقاومة منخفضة القيمة عبر أطراف الجلفانومتر، وعزم المضاءلة يعتمد على قيمة المقاومة، ولذلك يمكن الحصول على المضاءلة الحرجة وذلك بضبط قيمة المقاومة.
وهذا النوع من الجلفانومترات يتطلب العناية بضبط المستوى Levelling ولذلك يُعلق الملف قائماً في مركز الثغرة الهوائية تماماً بدون احتكاك مع الأقطاب أو الإسطوانة الحديدية، وبعض الجلفانومترات تستخدم محموله ولا تحتاج إلى ضبط المستوى، ولذا يستخدم "تعليق محكم" يتكون من شريط مستقيم مسطح وقمته وقاعه تكون تحت قوة شد مناسبة.
وفي الأجهزة الدقيقة الحديثة، فإن الجلفانومتر المعلق ما زال يُستخدم في بعض القياسات المعملية الحساسة عندما تكون رقة الأجهزة مقبولة وقابليتها للحمل غير مطلوبة.
للجلفانومتر أربع ثوابت تُعرف بالثوابت الداخلية للجلفانومتر، وهم ثابت الإزاحة، إضافة إلى ثلاث ثوابت أُخرى تعيق حركة الملف وهي، ثابت القصور الذاتي، ثابت الخمد، ثابت التحكم
بفرض أن طول الملف (m) هو L متر وعرضه (m) هو r متر، وعدد اللفات N، والتيار المار بالملف iAmp وضع في مجال مغناطيسي كثافة فيضه المغناطيسي B، فإن عزم الازدواج :
formula_3
حيث formula_1 الزاوية بين مستوى الملف واتجاه المجال المغناطيسي، وعندما تكون formula_5 صغيرة إذن :
formula_6
إذاً عزم الانحراف N.m
formula_7
وإذا كان الملف مستطيل
formula_8
formula_9
formula_10
حيث G يُعرف بثابت الإزاحة للجلفانومتر ويساوي عزم الانحراف لكل وحدة تيار.
Torque \ Unit Current = G
توجد ثلاثة عزوم تعيق حركة الملف، أحدهما يعتمد على القصور الذاتي للمجموعة المتحركة، وعلى العجلة الزاوية للمجموعة المتحركة، وهذا العزم يُعطى بــ formula_11 حيث J يعرف بثابت القصور الذاتي أو عزم القصور الذاتي للمجموعة المتحركة.
العزم الثاني الذي يعيق حركة الملف هو بسبب تأثير الخمد لاحتكاك الهواء أو تخلف المرونة في السلك المعلق، يُفترض أنه يتناسب طردياً مع السرعة الزاوية ويُكتب كالآتي : formula_12 حيث D هو ثابت الخمد.
العزم الثالث الذي يعيق حركة المجموعة المتحركة هو نتيجة مرونة سلك التعليق والتي تتناسب طردياً مع الإزاحة ويمكن كتابتها بالصورة formula_13 حيث C هو ثابت التحكم (الإرجاع).