اهمسنج: نگاهی به ابزار اندازهگیری مقاومت الکتریکی
مقاومت الکتریکی چیست و چرا آن را اندازه میگیریم؟
تصور کنید آب از داخل یک شلنگ باریک و سپس یک شلنگ پهن جریان پیدا میکند. عبور آب از شلنگ باریک سختتر است. در دنیای الکتریسیته، سیمها و قطعات مختلف نیز در برابر عبور جریان الکتریکی مقاومت نشان میدهند. به این ویژگی مقاومت الکتریکی1 میگویند. واحد اندازهگیری مقاومت، اهم2 است که با نماد $\Omega$ نشان داده میشود.
اهمسنج دقیقاً برای اندازهگیری همین کمیت طراحی شده است. اما چرا این اندازهگیری مهم است؟ زیرا با دانستن مقاومت یک قطعه میتوانیم سلامت آن را بررسی کنیم (مثلاً بسنجیم فیوز سالم است یا سوخته)، مدارهای الکتریکی را طراحی یا عیبیابی کنیم و از مطابقت قطعه با مشخصات فنی اطمینان حاصل کنیم.
بین سه کمیت اصلی مدارهای ساده رابطهای مستقیم وجود دارد: ولتاژ3، جریان4 و مقاومت. این رابطه به افتخار فیزیکدان آلمانی، قانون اهم5 نامیده میشود و به صورت زیر بیان میگردد:
انواع مقاومتهای الکتریکی و نماد آنها
مقاومتها را میتوان بر اساس رفتارشان در مدار یا ساختار فیزیکی دستهبندی کرد. در جدول زیر به مهمترین انواعی که در پروژههای دانشآموزی با آنها روبرو میشوید، اشاره شده است:
| نوع مقاومت | توضیح و مثال | نماد مداری |
|---|---|---|
| مقاومت ثابت | پرکاربردترین نوع. مقدار مقاومت آن ثابت است و روی بدنهاش با نوارهای رنگی کدگذاری میشود. در همهٔ مدارهای الکترونیکی کوچک یافت میشود. | $\boxed{-\/\/\/-}$ |
| مقاومت متغیر (پتانسیومتر) | مقاومت آن با چرخاندن یک صفحه یا حرکت یک اهرم تغییر میکند. مثال ملموس: کنترل صدا در رادیوهای قدیمی یا کنترل روشنایی برخی چراغهای مطالعه. | $\boxed{\hspace{0.5em}-\/\/\/\hspace{-0.2em}\rhd}$ |
| لامپ رشتهای | رشتهٔ تنگستن داخل لامپ در حین کار گرم میشود و مقاومتش افزایش مییابد. بنابراین مقاومت لامپ خاموش با روشن متفاوت است. | $\boxed{-\bigcirc-}$ |
| سیم (هادی ایدهآل) | در تئوری مقاومت آن صفر است. در عمل، سیمهای مسی کوتاه مقاومت بسیار ناچیزی دارند. اهمسنج یک سیم سالم، عددی نزدیک به صفر نشان میدهد. | $\boxed{-\hspace{1.2em}-}$ (خط صاف) |
نحوهٔ کار با اهمسنج (مولتیمتر دیجیتال)
اکثر مولتیمترهای امروزی دیجیتال هستند و چندین کمیت از جمله ولتاژ، جریان و مقاومت را اندازه میگیرند. برای اندازهگیری مقاومت به این ترتیب عمل کنید:
۱. آمادهسازی: دستگاه را روشن کرده و سلکتور (کلید چرخان) را روی قسمت علامتدار با $\Omega$ قرار دهید. اگر محدودههای مختلفی دارد (مثلاً 200Ω, 2kΩ)، بالاترین محدوده را انتخاب کنید.
۲. اتصال پرابها: سیم مشکی را به ترمینال COM و سیم قرمز را به ترمینال علامتدار $\Omega$ یا VΩ وصل کنید.
۳. اندازهگیری: نوک دو پراب را به دو سر قطعهای که میخواهید مقاومت آن را اندازه بگیرید، تماس دهید. نکتهٔ بسیار مهم: قطعه باید از مدار جدا باشد و بدون برق باشد. در غیر این صورت به دستگاه آسیب میرسد یا عدد اشتباه میگیرید.
۴. خواندن مقدار: عدد نمایش داده شده روی صفحه، مقاومت بر حسب اهم است. اگر عدد خیلی کوچک باشد (مثلاً 0.5)، ممکن است واحد میلیاهم باشد. اگر عدد 1 یا OL (بیرون محدوده) نشان داده شد، محدوده را پایینتر بیاورید (مثلاً از 2MΩ به 200kΩ).
یک لامپ رشتهای کوچک (مثلاً لامپ چراغ قوه) بردارید. با استفاده از اهمسنج، مقاومت رشتهٔ آن را در حالت سرد (خاموش) اندازه بگیرید و یادداشت کنید. حالا لامپ را برای چند دقیقه به یک باتری مناسب وصل کنید تا روشن شود و گرم شود. سپس آن را از باتری جدا کرده و بلافاصله (با احتیاط) مقاومتش را دوباره اندازه بگیرید. خواهید دید مقاومت دوم بیشتر است. این آزمایش رابطهٔ مستقیم دمای برخی مواد با مقاومت الکتریکی آنها را به خوبی نشان میدهد.
کاربرد اهمسنج در عیبیابی وسایل روزمره
اهمسنج فقط برای آزمایشگاه نیست! با آن میتوانید سلامت بسیاری از وسایل را بررسی کنید. برای مثال، اگر سشوار شما روشن نمیشود، یکی از دلایل رایج سوختن فیوز حرارتی8 یا المنت9 آن است.
مراحل ساده برای بررسی فیوز: سشوار را از پریز برق بکشید و آن را باز کنید تا به فیوز دسترسی پیدا کنید. فیوز یک قطعهٔ کوچک شیشهای یا سرامیکی با یک رشته فلزی داخل آن است. مولتیمتر را روی حالت اهمسنج قرار دهید و پرابها را به دو سر فیوز بزنید. اگر عددی نزدیک به صفر (0.2 تا 5 اهم) مشاهده کردید، فیوز سالم است. اگر اهمسنج عدد 1 یا OL (بینهایت) نشان دهد، به معنای قطع شدن رشته داخلی و سوختن فیوز است. همین روش برای بررسی سلامت فیلامان لامپ یا اتصال کوتاه یا قطعی در سیمها نیز کاربرد دارد.
اشتباهات رایج و پرسشهای مهم
هشدارهرگز! این کار بسیار خطرناک است و به احتمال زیاد باعث سوختن فیوز داخل مولتیمتر یا حتی آسیب دیدن خود دستگاه میشود. اهمسنج فقط برای اندازهگیری مقاومت قطعات بدون برق است.
سیم ایدهآل مقاومت صفر دارد، اما در دنیای واقعی حتی سیمهای مسی خوب هم مقاومت بسیار اندکی دارند. همچنین مقاومت پرابها و اتصالات نیز به این مقدار اضافه میشود. بسیاری از مولتیمترها دکمهای به نام REL یا Zero دارند که با فشردن آن در حالت اتصال کوتاه پرابها به هم، این مقاومت اضافی صفر میشود و اندازهگیری بعدی دقیقتر خواهد بود.
روی سلکتور مولتیمتر، علامت $\diagup$) مخصوص تست دیود است. این حالت از یک جریان و ولتاژ کمی متفاوت برای بررسی یک قطعهٔ خاص به نام دیود استفاده میکند. اگر به جای اهمسنج از این حالت برای اندازهگیری مقاومت معمولی استفاده کنید، عدد نمایش داده شده ممکن است دقیق نباشد.
پاورقی
1 مقاومت الکتریکی (Electrical Resistance): مقدار مقاومتی که یک ماده در برابر عبور جریان الکتریکی از خود نشان میدهد.
2 اهم (Ohm): واحد اندازهگیری مقاومت الکتریکی. نماد: $\Omega$.
3 ولتاژ (Voltage): اختلاف پتانسیل الکتریکی بین دو نقطه که باعث جاری شدن جریان میشود.
4 جریان (Current): نرخ عبور بار الکتریکی از یک نقطه.
5 قانون اهم (Ohm's Law): قانون پایهای که رابطهٔ خطی بین ولتاژ، جریان و مقاومت در یک هادی ایدهآل را بیان میکند.
6 ولت (Volt): واحد اندازهگیری ولتاژ.
7 آمپر (Ampere): واحد اندازهگیری جریان الکتریکی.
8 فیوز حرارتی (Thermal Fuse): یک قطعهٔ ایمنی که در دمای مشخصی ذوب میشود و مدار را قطع میکند تا از داغ شدن دستگاه جلوگیری کند.
9 المنت (Heating Element): بخشی از وسایل گرمایشی که با مقاومت الکتریکی بالا، انرژی برق را به گرما تبدیل میکند.
