أجهزة القياس في الفيزياء

تتضمن أجهزة القياس في الفيزياء مجموعة من الأدوات الأساسية التي تلعب دورًا حيويًا في القياسات العلمية. ومن أبرز هذه الأجهزة:

الأميتر

الأميتر هو جهاز يُستخدم لقياس التيارات الكهربائية داخل الدوائر الكهربائية. يتميز بامتلاكه مقاومة منخفضة، مما يجعله مناسبًا للتوصيل على التوالي في الدائرة الكهربائية حيث يكون التيار ثابتًا. ويمتاز الأميتر بوجود نوعين رئيسيين: القياسي والرقمي.

عادةً ما يتألف الأميتر القياسي من ملف مصنوع من سلك رفيع ملتف حول عمود حديدي طري، حيث يتم تعليق العمود بين قطبي مغناطيس دائم. وعندما يتدفق التيار عبر الملف، يدور كل من الملف والعمود معًا، مما يجعل المجال المغناطيسي للملف متوازيًا مع مجال المغناطيس الدائم.

يتواجد مؤشر يتحرك على تدريج، مما يدل على قيمة التيار بالأمبير، ويمكن للأميتر قياس مجموعة واسعة من التيارات، بدءًا من أجزاء المليون للأمبير وصولًا إلى كميات أكبر.

الجلفانوميتر

الجلفانوميتر هو جهاز يعمل على مبدأ مشابه للأميتر، لكنه مصمم لقياس التيارات الضعيفة. يتميز بعدة خصائص، منها:

• دقة التدريج.
• عدم تأثيره بالمجالات المغناطيسية الخارجية.
• يعتبر من أكثر أجهزة القياس دقة، حيث يمكن تصنيع أجهزة تصل دقتها إلى 0.1%، مما يسمح بقياس الشحنات والتيارات الكهربائية الضعيفة.
• القدرة المستهلكة في الملفات منخفضة، تتراوح بين 0.5 إلى 3 واط.
• عدم تأثره بتغيرات درجات الحرارة.
• تنوع الاستخدام، حيث يمكن استخدامه كأميتر، وفولتميتر، وأوم ميتر.

الفولتميتر

الفولتميتر هو جهاز يُستخدم لقياس فرق الجهد الكهربائي في مختلف أجزاء الدائرة الكهربائية، مثل المقاومات والموسعات والبطاريات. يُوصل الفولتميتر في الدائرة الكهربائية على التوازي، حيث يكون الجهد ثابتًا، ويمتاز بمقاومته العالية جداً.

الأوميتر

الأوميتر هو جهاز يستخدم لقياس مقدار المقاومة الكهربائية، حيث يُعتبر وسيلة دقيقة لعرض قيمة المقاومة مباشرة. يمكن قراءة قيمة المقاومة من خلال حركة العداد، ويتطلب لتوليد التيار اللازم لتلك الحركة الاتصال بمصدر داخلي للجهد، بالإضافة إلى استخدام مجموعة من المقاومات المتفاوتة لتحسين دقة القراءة.

الآفوميتر

الآفوميتر هو جهاز شامل يقيس كلًا من التيار، فرق الجهد، والمقاومة الكهربائية عن طريق مفتاح مخصص لكل وظيفة، ويُستخدم بشكل شائع من قبل فنّي الكهرباء في أعمالهم اليومية.

الهايدروميتر

الهايدروميتر هو جهاز يتكون من أنبوبة زجاجية مغلقة من الطرفين، ويستخدم بشكل رئيسي لقياس كثافة السوائل.

مقياس فنتوري

هذا الجهاز يُستخدم لقياس سرعة تدفق السوائل ومعدل تصريفها في أنابيب التدفق كأنابيب الوقود أو المياه.

الفيسكوميتر

الفيسكوميتر هو جهاز مُستخدم لقياس لزوجة السوائل، حيث تُعتبر اللزوجة مقاومة السائل أو الغاز للتدفق، مما يؤثر على عمليات البخ والملء.

الميكروميتر

الميكروميتر هو جهاز مُخصص لقياس الأبعاد بدقة عالية تصل إلى أجزاء من المليمتر، ويعتبر من الأدوات الموثوقة في القياسات. يتم دمج مقياس الكم ومقياس كشتبان ضمن هذا الجهاز.

القديمة ذات الورنية

هذا الجهاز يُستخدم لقياس قطر أو نصف قطر الأسطوانة أو الكرة، وتقوم القديمة ذات الورنية الحديثة بقياس ثلاثة أنواع من الأبعاد:

• الأبعاد الخارجية والسُمك والقطر لعنصر معين.
• الأبعاد الداخلية لقطعة معينة أو القطر الداخلي للأنابيب.
• عمق أو ارتفاع قطعة موضوعة على سطح، أو عمق ثقب في شيء معين.

الميزان النابضي

الميزان النابضي هو جهاز يُستخدم لقياس كتلة الجسم أو وزنه عبر مقياس محدد، ويمكن لبعض الموازين النابضية العمل بدون أذرع، مثل الموازين المعلقة. بإمكان الميزان النابضي قياس القوى المؤثرة عليه في أي اتجاه.

أجهزة قياس الكتلة

تعتمد أجهزة قياس الكتلة على أشكالها ودقتها وفقًا للكتلة المستهدفة؛ ومن أبرزها:

• القبَّان: يُستخدم لقياس كتل ضخمة، مثل كتلة السيارة.
• الميزان ذو الكفَّتين: يُستخدم لقياس كتل تصل إلى عدة كيلوجرامات.
• الميزان الرقمي الحساس: يُستخدم لقياس كتل تتراوح بين عدة جرامات إلى عدة كيلوجرامات.

أجهزة قياس الزمن

تتعدد أشكال أجهزة قياس الزمن ودقتها، منها:

• الساعة ذات المؤشرين: تُظهر الزمن بالدقائق والساعات دون دقة كافية لإظهار الثواني.
• الساعات الرقمية الحساسة: تُتيح قياس الزمن بدقة تصل إلى أجزاء من الثانية، وتستخدم بشكل واسع في التجارب العلمية والسباقات الرياضية.

مقياس الطيف

يستعمل مقياس الطيف لقياس الطول الموجي للضوء.