السؤال: الجلفانومتر قارن بين مخطط الجلفانومتر الموضح في الشكل 1-18 ومخطط المحرك الموضح في الشكل 1-20، ما أوجه التشابه والاختلاف بينهما؟
- الإجابة: كلاهما يحتوي على ملف موضوع بين قطبي مغناطيس دائم، وعندما يمر في الملف تيار فإن ملف الجلفانومتر لا يدور أكثر من 180 درجة، أما ملف المحرك فيدور عدة دورات كاملة (360 درجة). يُستخدم الجلفانومتر لقياس التيارات المجهولة، بينما للمحرك استخدامات متعددة تتطلب حركة دورانية.
شرح الإجابة:
إن كُلاً من الجلفانومتر والمحرك الكهربائي ينهلان من معين فيزيائي واحد، حيث يقوم مبدأ عملهما على حقيقة أساسية وهي أن سريان تيار كهربائي في ملف قابل للدوران، وموضوع ضمن تأثير مجال مغناطيسي، يولد قوة مغناطيسية تؤدي إلى نشوء عزم دوران يدفع هذا الملف إلى الحركة. هذا هو جوهر التشابه البنيوي والوظيفي بين الجهازين؛ فكلاهما يمتلك وشيعة من الأسلاك تتأثر بحقل مغناطيسي ناتج عن مغناطيس ثابت.
ولكن، من هذه النقطة المشتركة، يتشعب المسار لخدمة غايتين متمايزتين تمامًا، وهنا تكمن الاختلافات الجوهرية. فالجلفانومتر مصمم ليكون أداة قياس بالغة الحساسية، فهدفه ليس الدوران المستمر، بل إعطاء قراءة دقيقة تتناسب مع شدة التيار المار فيه. ولتحقيق ذلك، يكمن السر في وجود نابض حلزوني دقيق يقاوم عزم الدوران المغناطيسي. فعندما يدور الملف، يزداد عزم الالتواء في النابض حتى يتعادل مع العزم المغناطيسي، وعند نقطة الاتزان هذه، يتوقف الملف عن الدوران ويشير مؤشره إلى قيمة التيار. لهذا السبب، تقتصر حركته على زاوية محددة، لا تتجاوز نصف دائرة، لأن الغاية هي القياس وليس توليد الحركة.
على النقيض تماماً، يُجهز المحرك الكهربائي بمكون حاسم يُعرف بـ “عاكس التيار” أو “المُبدِّل”، وهو الجزء الذي يفتقر إليه الجلفانومتر. وظيفة هذا المكون هي عكس اتجاه التيار في ملف المحرك كل نصف دورة. هذا التبديل اللحظي والمستمر يضمن استمرارية الدوران في اتجاه واحد، حيث يتمكن عزم الدوران من دفع الملف دورة كاملة تلو الأخرى دون أن تعاكسه قوة مرجعة. فغاية المحرك هي تحويل الط