طرق قياس الكميات الفزيائية والكهربية

 طرق قياس الفيزيائية والكهربائية والكهربية 

لقياس الكميات الفيزيائية والكهربائية، هناك وحدات قياس معيارية تستخدم للتعبير عن قيم هذه الكميات . تتضمن الكميات الفيزيائية الأساسية هى

الطول، والكتلة، والزمن، ودرجة الحرارة، والتيار الكهربائي، وكمية المادة، وشدة الإضاءة. 

أما الكميات الكهربائية، فتشمل التيار، والجهد، والمقاومة، والقدرة، والطاقة. يتم قياس هذه الكميات باستخدام أدوات وأجهزة مختلفة، مثل الميزان، والساعة، والأميتر، والفولتميتر، والأومتر، وغيرها. 

القياسات الفيزيائية:

الميكرومتر: يستخدم لقياس الأبعاد الصغيرة بدقة عالية، مثل سمك الورق أو قطر الأسلاك.

جهاز قياس الضغط: يستخدم لقياس ضغط السوائل والغازات في مختلف التطبيقات الصناعية والمنزلية.

أجهزة قياس الطول والمسافة: تستخدم لقياس الأبعاد الطولية مثل طول الغرفة أو المسافة بين نقطتين.

أجهزة قياس السرعة: تستخدم لقياس سرعة حركة الأجسام.

أجهزة قياس درجة الحرارة: تستخدم لقياس درجة حرارة الأجسام أو البيئة.

أجهزة قياس الرطوبة: تستخدم لقياس نسبة بخار الماء في الهواء.

ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ

القياسات الكهربائية:

الأميتر:

يقيس التيار الكهربائي في الدائرة الكهربائية. يتم توصيله على التوالي مع الدائرة.

الفولتميتر:

يقيس فرق الجهد الكهربائي بين نقطتين في الدائرة. يتم توصيله على التوازي مع النقطتين.

الأوميتر:

يقيس المقاومة الكهربائية في الدائرة. يتم توصيله بشكل منفصل عن الدائرة أو جزء منها.

الملتيميتر (الأفو):

جهاز متعدد الاستخدامات يمكنه قياس الجهد والتيار والمقاومة وغيرها من الكميات الكهربائية.

ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ

 وحدات القياس:

الأمبير (A): وحدة قياس التيار الكهربائي.

الفولت (V): وحدة قياس الجهد الكهربائي.

الأوم (Ω): وحدة قياس المقاومة الكهربائية.

الوات (W): وحدة قياس القدرة الكهربائية.

الجول (J): وحدة قياس الطاقة الكهربائية.

الكولوم (C): وحدة قياس الشحنة الكهربائية.

اللوكس (Lux): وحدة قياس شدة الإضاءة.

ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ

- طرق قياس الكميات الفزيائية والكهربية 

أ- قياس الجهد الكهربى: يقاس الجهد الكهربائى المستمر بجهاز الفولتميتر للجهد المستمر حيث توصل أطرافه على التوازى مع العنصر أو الدائرة المراد قياس الجهد على طرفيها كما بالشكل 

طريقة توصيل الفولتميتر فى الدائرة 

ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ

 شكل صورة توضحية لتوصيل الفولتميتر التناظرى لقياس الجهد على طرفى المقاومة
 يعرض القراءة على مؤشر يتحرك على مقياس

ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ

 شكل  صورة توضحية لتوصيل الفولتميتر الرقمي لقياس الجهد على طرفى المقاومة ويعرض القراءة على شاشة رقمية

ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ

 - قياس التيار الكهربى :

 يقاس التيار الكهربي في الدوائر الكهربائية . يستخدم جهاز الأميتر. ويتم بتوصيل الأميتر على التوالي في الدائرة الكهربائية بحيث يمر التيار الكهربي عبر الأميتر والتأكد من توصيل القطب الموجب للأميتر بالقطب الموجب لمصدر الطاقة  والقطب السالب للأميتر بالقطب السالب لمصدر الطاقة. يجب مراعاة عدم توصيل الأميتر بالتوازي في الدائرة الكهربائية . فقد يؤدي ذلك إلى تلف جهازالأميتر.

صورة توضحية  لطريقة توصيل الأميتر

على التوالى فى الدائرة 

ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ

 - قياس المقاومة الكهربية :

 تقاس المقاومة الكهربية بجهاز الأوم ميتر ohmmeter. ويجب عند القياس أن تكون المقاومة مفصولة عن أى منبع للجهد . ويسمى القياس المباشر للمقاومة كما هو مبين بالشكل (18). ويمكن قياس المقاومة باستخدام جهازى الفولتميتر والأميتر ويسمى بالقياس غير المباشر للمقاومة حيث أن المقاومة بالأوم = قراءة الفولتميتلر بالفولت/ قراءة الأميتر بالأمبير = قيمة المقاومة بالأوم .

ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ

- قياس التيار الكهربى فى كابل باستخدام الكلامب ميتر:

لقياس التيار فى كابل كهربائي  أحادى أو ثلاثى الأوجه، يجب احاطة فكى الكلامب ميتر للموصل المقاس به التيار فقط وليس جميع الموصلات . ويجب مراعاة اثناء استخدام الجهاز تحديد نوع التيار قبل القياس تيار متردد (AC) معظم الكلامب ميترات تقيس التيار المتردد تيار مستمر (DC) بعض الكلامب ميترات المتطورة قادرة على قياس التيار المستمر. ويمكن قراءة قيمة التيار الكهربائي المعروضة على شاشة االكلامب ميتر كما فى شكل 

شكل  طريقة توصيل الكلامب ميتر لقياس التيار الكهربى  

ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ

 - قياس الضغط : 

من أشهر الأجهزة المستخدمة فى قياس الضغط  في العمليات الصناعية .هو البارومتر المعدنى  كما هو مبين بالشكل  لأنه ذو حساسية عالية فى قياس تغيرات ضغط الهواء . ويقيس البارومتر المعدنى تأثير ضغط الهواء . على غرفة معدنية سحب منها جزء من الهواء،وتجعل التغيرات فى ضغط هواء الغرفة تتمدد أو تنكمش . مؤدية إلى تحرك إبرة على قرص . مقسم إلى مليبارات أو مليمترات أو بوصات . ويثبت مباشرة على خطوط السوائل . أو السوائل المراد قياس ضغطها.والشكل يوضح جهاز  البارومتر المعدنى.

ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ

 -  قياس درجة الحرارة : 

يعتمد قياس الحرارة على طرق عديدة: تمدد السوائل مثل الزئبق والكحول . ويتغير حجمها أو طولها بتغير الحرارة . تغير مقاومة المادة بتغير درجات الحرارة ، وأخيرا ما تعتمد على الخاصية الحرارية الناتجة من لحام مادتين . ومن أشهر الأجهزة المستخدم كمقياس لدرجة الحرارة . جهاز ليزر بدون ملامسة السطح . ويتم به تسليط شعاع ليزر على السطح المراد قياس درجة حرارته . فيرتد محملا بالمواصفات الحرارية للسطح . لتظهر درجة الحرارة على شاشة رقمية  كما بالشكل صورة توضحية لأجهزة  قياس درجة الحرارة بأشعة الليزر

ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ

 2 - معايرة أجهزة القياس: 

إن مصطلح المعايرة تعنى عملية التحقق من كفاءة وأداء جهاز القياس من فحص وقياس بمقارنتها بمرجع معيارى وتتم العملية تحت ظروف مشابه للظروف التى يتم فيها استخدام وتشغيل المعدة المراد معايرتها.
عملية المعايرة ترتكز على الأركان التالية . 

1- معدة فحص وقياس وهى المعدة التى تعمل من أجلها عملية المعايرة

2- معدة قياس كهربائية رقمية متعددة الوظائف .

3- المرجع المعيارى ويعتبر المرجع الذى نقارن به المعدة أو الكمية المراد اختبارها. 

4- أخصائى قياس ويسمى أيضا فنى معايرة، وهو الشخص الذى يباشر عملية المعايرة.

5- المختبرهو المكان الذى تتوفر فيه الظروف المناسبة لإجراء عملية المعايرة،

6-  الدليل الإجرائى والذى بواسطته يتلقى أخصائى القياس ، أو فنى المعايرة خطوات إجراء عملية المعايرة ،

7- سجلات المعايرة وهى الوثاثق التى تدون فيها بيانات عملية المعايرة

8- تقرير المعايرة هو الوثيقة التى تتضمن الحكم النهائى على كفاءة المعدة وبيان قيمة الكمية التى تم قياسها ،

ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ

تجارب عملية 

 استخدام أجهزة القياس الرقمية لقياس الجهد والتيار والمقاومة 

تُستخدم أجهزة القياس الرقمية المتعددة لقياس الجهد والتيار والمقاومة. لقياس الجهد، يتم توصيل الجهاز بالتوازي مع المكون أو الدائرة، مع ضبطه على وضع الفولتميتر. لقياس التيار، يتم توصيل الجهاز على التوالي في الدائرة، مع ضبطه على وضع الأمبيرميتر. لقياس المقاومة، يتم توصيل الجهاز بالتوازي مع المكون المراد قياس مقاومته، مع ضبطه على وضع الأوميتر

الهدف من التجربة:

 التدريب على استخدام أجهزة القياس الرقمية لقراءة كل من الجهد والتيار والمقاومة وكيفية اختيار المدى المناسب للقراءة بحيث يحافظ الطالب على الجهاز مع اخذ القراءات بدقة عالية.بالإضافة إلى معرفته الجيدة للدوائر الالكترونية وفهم طرق عملها.

الأجهزة والأدوات الازمة لإجراء التجربة

- مصدر قدرة مستمر متغير الجهد (V200-0)

- مصدر قدرة متردد متغير الجهد  (V220-0)

- مقاومات بقيم مختلفة

- جهاز واحد متعدد الأغراض رقمى افوميتر( Digital Multimeter )

- لوحة توصيلات واسلاك توصيل 

 الدائرة المستخدمة كما بالشكل رقم (1)

شكل(1) توصيلات التجربة 

خطوات العمل                                                                                         

أولا قياس قيم المقاومات 

1- جمع مكونات الدائرة كما هو مبين بالشكل مع اختيار قيم مقاومات (100 أوم)  و (330 أوم)  و (560أوم).

2- إبدا بضبط الأفوميتر على وضع الأوم لقياس المقاومة ثم ضع أطراف التوصيل فى المكان المناسب لقياس المقاومة . كما بالشكل .

شكل (2) طريقة ضبط جهاز الأفوميتر على وضع الأوم

3- قم بقياس المقاومات الموجودة فى الدائرة (R1 و R2 و R3) كلا على حدة ثم دون قيم المقاومات فى الجدول رقم (1) وقارن بين القيم المقاسة والقيم المحسوبة طبقا لكود الألوان 
4- قم قياس القيمة الكلية بين النقطتين (EوB) قبل توصيل المفتاح S وسجل قراءاتك في الجدول رقم (1).

جدول رقم (1)

ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ

ثانيا قياس الجهد :

1-اضبط مفتاح جهد المصدر على (V10)  تيار مستمر ثم قم بغلق المفتاح (S)

2-اضبط الأفوميتر على وضع الفولت لقياس الجهد المستمر ثم ضع أطراف التوصيل للجهاز فى المكان المناسب لقياس الجهد كما بالشكل 

شكل  يوضح قياس الجهد المستمر 

3- قم بقياس الجهد للمصدر بين النقطتين (A وE ) وكذلك على المقاومات بين النقطتين

 (B و C) للمقاومة R1 . وبين النقطتين (C و D ) للمقاومة (R2 ). ثم بين النقطتين 

(D وE ) للمقاومة (R3 ) وسجل قياساتك فى الجدول ( رقم 2)

4-احسب قيم الجهد على كل مقاومة من قانون توزيع الجهد أو مجزىء الجهد 

.

5- سجل القيم المحسوبة فى الجدول وقارن بين القيم المقاسة والمحسوبة 

جدول رقم (2)

ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ

ثالثا: قياس التيارات الصغيرة :

1- اضبط الأفوميترعلى وضع التيارالمستمر (مللى أمبير) كما هو موضح بالشكل رقم (4)

اضبط الأفوميتر على وضع التيارالمستمر 

2- يتم تركيب أطراف التوصيل (مجسات ) فى المكان الصحيح لقراءة التيار مللى (أمبير) بدلا من الجهد أو المقاومة (راجع معلمك قبل توصيل المصدر)

3- افصل الدائرة من المفتاح (S) وادخل طرفى اسلاك التوصيل بين طرفى (BوA) فى الشكل لقياس التيار .

4- اغلق المفتاح (S) وسجل قراءة الأميتر (القيمة المقاسة) فى الجدول رقم(3)

5- احسب التيار عن طريق قانون أوم:

6- سجل القيمة المحسوبة للتيار فى الجدول رقم (3) وقارن بين القيمة المحسوبة والقيمة المقاسة.

7- غير من قيمة جهد المصدر وكرر الخطوات ثانيا وثالثا .

جدول رقم (3)

ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ

رابعا : قياس التيارات الكبيرة 

1- اضبط الافوميتر على وضع التيار المستمر (أمبير)

2- غير من أماكن تركيب أطراف التوصيل لقراءة التيار (أمبير) بدلاً من (مللي أمبير) 

راجع معلمك قبل توصيل المصدر

3- أدخل طرفي أسلاك التوصيل بين النقطتين A,B لقياس التيار

4- افصل الدائرة من المفتاح S وافصل المقاومات من الدائرة وصل مكانها الحمل المادي وليكن مجموعة لمبات موصلة توازياً كما في الشكل (25)

5- أغلق المفتاح S وسجل قراءة الأميتر في الجدول (4)

6- غير من قيمة جهد المصدر حتى تصل إلى 200V مستمر وسجل قراءة الأميتر في الجدول 

جدول رقم (4)

شكل (25) دائرة لقياس تيار كبير

تجربة (2)

قياس الجهد المستمر باستخدام راسم الذبذبات (الاسيلسكوب)

أهداف التجربة :

استخدام جهاز راسم الذبذبات لقياس الجهد المستمر والتيار المستمر 

الأجهزة والأدوات الازمة لإجراء التجربة

مصدرقدرة مستمر متغير الجهد

جهاز راسم الذبذبات

جهاز فولتميتر لقياس الجهد المستمر

جهاز الأمبتر لقياس التيار المستمر

مقاومات R1= واحد اوم وR2= واحد كيلو أوم جميع المقاومات بقدرة واحد وات أو اكثر

لوحة توصيلات وأسلاك توصيل

الدائرة المستخدمة لقياس الجهد المستمر كما فى الشكل 6

الدائرة المستخدمة لقياس الجهد المستمر بالأوسيلسكوب

خطوات العمل لقياس الجهد المستمر:

1- صل الدائرة كما فى الشكل رقم 16 مع ضبط مصدر القدرة على جهد البداية صفر.

2- تأكد من ضبط الفولتميتر على وضع الجهد المستمر وعلى التدرج المناسب لزيادة دقة القراءة

3- اضبط الصفر للقناة المستخدمة فى الاسيليسكوب بضغط مفتاح GND مع قصر طرفى القناة واستخدام مفتاح تحريك الراسى POSI -Y

 تجربة (3)
قياس تردد الجهد او التيارالمتردد باستخدام جهاز راسم الذبذبات (الاسيلسكوب)
أهداف التجربة:
استخدام راسم الذبذبات لقياس التردد والزمن الدورى
الأجهزة والأدوات الازمة لإجراء التجربة 
مصدر قدرة أحادى الوجه متغير الجهد
جهتز راسم ذبذبات 
جهاز فولتميتر
جهاز اميتر
ملف ( 1000wdg) بقلب حديدى ومقاومة (R=1 OHM-1w)
لوحة توصيلات وأسلاك توصيل
الدائرة المستخدمة لقياس تردد الجهد أو التيار كما فى شكل 28



شكل 28 الدائرة المستخدم لقياس تردد الجهد أو التيار المتردد


خطوات التجربة :
1
 استخدام أجهزة القياس الرقمية لقياس الجهد والتيار والمقاومة 

  

 أتمنى أن يكون الدرس مفيدًا وممتعًا عن طرق قياس الكميات الفيزيائية والكهربية .