تحميل الفولتميتر: لماذا تنخفض قراءة مقسم الجهد؟

الخلاصة السريعة

مقاومة الفولتميتر المنتهية توازي مقاومة الخرج، فتخفض الجهد في هذا المقسم. [2][3]

• نفترض تياراً مستمراً مستقراً، مصدراً وأسلاكاً مثاليين، ومقاومات أومية ثابتة؛ Vs=12V، وR1=R2=10kΩ. [2]
• دون تحميل: V0=Vs×R2/(R1+R2)=6V؛ الخرج على R2 بين A وB. [2]
• الفولتميتر مقاومة دخل Rm بين A وB؛ Rp=R2×Rm/(R2+Rm)، ثم Vm=Vs×Rp/(R1+Rp). [1][2][3]
• Rm=20kΩ يعطي Vm=4.8V وانخفاضاً 20% عن 6V؛ Rm=100kΩ يعطي Vm≈5.714V وانخفاضاً نحو 4.76%. [2][3]
• نحسب الانخفاض (V0−Vm)/V0؛ رفع Rm يقلل التحميل، والمثالي Rm→∞ يعطي 6V. القراءة هنا جهد الدائرة بعد التوصيل، لا قبله؛ لا يثبت خطأ معايرة. [2][3]

سم العناصر والنقطتين

نفترض تياراً مستمراً مستقراً، مصدراً وأسلاكاً مثاليين، ومقاومات أومية ثابتة؛ Vs=12V، وR1=R2=10kΩ. [2]

المثال حساب افتراضي؛ لا نقيس جهازاً ولا نوصي بتوصيلات عملية. الرسم يثبت أسماء العناصر والنقطتين المطلوبتين، وقيمة المصدر مدخل ثابت في النموذج.

احسب الخرج دون تحميل

دون تحميل: V0=Vs×R2/(R1+R2)=6V؛ الخرج على R2 بين A وB. [2]

12×10/(10+10)=6؛ استعملنا كيلو أوم للمقاومتين معاً. [2]

اكتب هذه القيمة في خانة «دون تحميل». احتفظ باسم الحالة مع الرقم، كي لا تقارن لاحقاً قراءة جهاز بقيمة تخص دائرة مختلفة دون ملاحظة ذلك.

أدخل مقاومة القياس

الفولتميتر مقاومة دخل Rm بين A وB؛ Rp=R2×Rm/(R2+Rm)، ثم Vm=Vs×Rp/(R1+Rp). [1][2][3]

Rm تمثل دخل الجهاز كله، لا مقاومة إضافية خارجه. [1][3]

تتبع طرفي فرع القياس في الرسم قبل استخدام الصيغة. نقطة A وسط المقسم، ونقطة B المرجع السفلي؛ اكتب اسم كل مقاومة في الحساب كما يظهر في الرسم.

قارن قراءتين محسوبتين

Rm=20kΩ يعطي Vm=4.8V وانخفاضاً 20% عن 6V؛ Rm=100kΩ يعطي Vm≈5.714V وانخفاضاً نحو 4.76%. [2][3]

عند 20kΩ: Rp=20/3kΩ؛ Vm=12×(20/3)/(10+20/3)=4.8V. [2]

الأرقام في الرسم الداخلي نتائج حساب للمداخل المعطاة. لا نعرضها كقراءات لأجهزة موجودة؛ استخدام المدخل نفسه لكل سطر يتيح مراجعة أثر تغيير مقاومة القياس وحدها.

فسر فرق الجهد

نحسب الانخفاض (V0−Vm)/V0؛ رفع Rm يقلل التحميل، والمثالي Rm→∞ يعطي 6V. القراءة هنا جهد الدائرة بعد التوصيل، لا قبله؛ لا يثبت خطأ معايرة. [2][3]

التحميل لا يثبت خطأ معايرة الجهاز. [3]

حدد ما تقارنه قبل استعمال كلمة «خطأ»: جهد قبل توصيل القياس أم جهد بعده. هذا الحساب يفسر أثر التوصيل ضمن النموذج، ولا يقدم فحص معايرة أو مواصفات لطراز معين.