ในโลกของฟิสิกส์และวิศวกรรมไฟฟ้า กัลวานอมิเตอร์ (Galvanometer) คืออุปกรณ์ที่สำคัญยิ่งในการตรวจจับและวัดกระแสไฟฟ้าขนาดเล็ก หรือแม้กระทั่งความต่างศักย์ไฟฟ้าที่น้อยนิดได้อย่างแม่นยำ มันเปรียบเสมือน “ตาชั่ง” ที่ไวต่อการเคลื่อนไหวของประจุไฟฟ้า ทำให้เราสามารถมองเห็นและปริมาณกระแสที่ตาเปล่าไม่อาจสัมผัสได้ บทความนี้จะพาทุกคนไปทำความรู้จักกับหลักการทำงาน โครงสร้าง และการประยุกต์ใช้งานของกัลวานอมิเตอร์
กัลวานอมิเตอร์คืออะไร?
กัลวานอมิเตอร์คือ เครื่องมือวัดทางไฟฟ้าที่ใช้ในการตรวจจับหรือระบุกระแสไฟฟ้าขนาดเล็กมากในวงจรไฟฟ้า โดยอาศัยหลักการทางแม่เหล็กไฟฟ้า นั่นคือเมื่อมีกระแสไฟฟ้าไหลผ่านขดลวดที่อยู่ในสนามแม่เหล็ก ขดลวดนั้นจะเกิดแรงกระทำทำให้เกิดการบิดตัวหรือหมุน ซึ่งการบิดตัวนี้จะถูกแปลงเป็นการแสดงผลบนสเกล
หลักการทำงานเบื้องต้น
หัวใจสำคัญของการทำงานของกัลวานอมิเตอร์คือ แรงบิดจากสนามแม่เหล็ก (Torque on a Current Loop in a Magnetic Field)
- ขดลวดในสนามแม่เหล็ก: ภายในกัลวานอมิเตอร์จะมีขดลวดตัวนำไฟฟ้า (Coil) ที่พันรอบแกนอ่อน (Soft Iron Core) และถูกแขวนหรือติดตั้งอยู่ในสนามแม่เหล็กถาวร (Permanent Magnet)
- กระแสไฟฟ้าไหลผ่าน: เมื่อมีกระแสไฟฟ้าไหลผ่านขดลวด ขดลวดนั้นจะสร้างสนามแม่เหล็กขึ้นมา
- แรงกระทำระหว่างสนามแม่เหล็ก: สนามแม่เหล็กที่เกิดจากขดลวดจะทำปฏิกิริยากับสนามแม่เหล็กถาวรภายนอก ทำให้เกิดแรงคู่ควบ (Torque) หรือแรงบิดบนขดลวด
- การเคลื่อนที่ของขดลวด: แรงบิดนี้จะทำให้ขดลวดหมุนหรือเบี่ยงเบนไปจากตำแหน่งสมดุล
- การแสดงผล: การหมุนของขดลวดจะถูกเชื่อมโยงกับเข็มชี้ (Pointer) ที่เคลื่อนที่ไปบนหน้าปัดสเกล หรืออาจเป็นลำแสงที่สะท้อนจากกระจกเงาเล็กๆ ที่ติดอยู่กับขดลวด เพื่อแสดงปริมาณกระแสไฟฟ้าที่วัดได้
โดยปกติแล้วจะมีสปริงควบคุม (Control Spring) ที่จะต้านทานการหมุนของขดลวด และดึงเข็มชี้กลับสู่ตำแหน่งศูนย์เมื่อไม่มีกระแสไฟฟ้าไหลผ่าน
ประเภทของกัลวานอมิเตอร์
กัลวานอมิเตอร์มีหลายประเภท แต่ที่นิยมใช้และพบเห็นบ่อยคือ:
- กัลวานอมิเตอร์แบบขดลวดเคลื่อนที่ (Moving Coil Galvanometer): เป็นประเภทที่อธิบายข้างต้น ขดลวดจะเคลื่อนที่ในขณะที่แม่เหล็กถาวรอยู่กับที่ มีความไวสูงและแม่นยำ เหมาะสำหรับวัดกระแสตรง (DC)
- กัลวานอมิเตอร์แบบแม่เหล็กเคลื่อนที่ (Moving Magnet Galvanometer): เป็นประเภทที่ตรงกันข้ามกับแบบขดลวดเคลื่อนที่ โดยขดลวดอยู่กับที่และแม่เหล็กถาวรเคลื่อนที่
การประยุกต์ใช้งาน
แม้ในปัจจุบันจะมีดิจิทัลมัลติมิเตอร์ที่ใช้งานง่ายและสะดวกสบายเข้ามาแทนที่ แต่กัลวานอมิเตอร์ก็ยังคงมีบทบาทสำคัญในบางบริบท และเป็นรากฐานของการพัฒนาเครื่องมือวัดไฟฟ้าอื่นๆ:
- พื้นฐานของแอมมิเตอร์และโวลต์มิเตอร์: กัลวานอมิเตอร์สามารถดัดแปลงให้กลายเป็นแอมมิเตอร์ (สำหรับวัดกระแส) โดยการต่อตัวต้านทานแบบขนาน (Shunt Resistor) หรือเป็นโวลต์มิเตอร์ (สำหรับวัดความต่างศักย์) โดยการต่อตัวต้านทานอนุกรม (Multiplier Resistor)
- การทดลองทางวิทยาศาสตร์: ใช้ในการทดลองที่ต้องการความไวสูงในการตรวจจับกระแสขนาดเล็กมาก เช่น การทดลองเกี่ยวกับเซลล์ไฟฟ้าเคมี หรือปรากฏการณ์ทางแม่เหล็กไฟฟ้า
- สะพานวิทสโตน (Wheatstone Bridge): กัลวานอมิเตอร์ถูกใช้เป็นตัวแสดงผลเพื่อระบุจุดสมดุลในวงจรสะพานวิทสโตน ซึ่งใช้ในการวัดค่าความต้านทานที่ไม่ทราบค่า
- เครื่องมือวัดเก่าแก่: ยังคงมีการใช้งานในเครื่องมือวัดแบบอนาล็อกบางชนิดที่ต้องการการตอบสนองที่ละเอียดอ่อน
ข้อจำกัดของกัลวานอมิเตอร์
แม้จะมีความไวสูง แต่กัลวานอมิเตอร์ก็มีข้อจำกัดบางประการ:
- เหมาะสำหรับกระแส DC เท่านั้น: กัลวานอมิเตอร์แบบมาตรฐานไม่เหมาะสำหรับการวัดกระแสสลับ (AC) เนื่องจากขดลวดจะสั่นสะเทือนไปมาอย่างรวดเร็วทำให้ไม่สามารถอ่านค่าได้
- บอบบาง: อุปกรณ์ค่อนข้างบอบบางและไวต่อการสั่นสะเทือนหรือแรงกระแทก
- จำกัดช่วงการวัด: ถูกออกแบบมาเพื่อวัดกระแสขนาดเล็กเท่านั้น หากมีกระแสมากเกินไปอาจทำให้ขดลวดเสียหายได้
บริการงานระบบไฟฟ้า ไฟบ้าน ไฟอาคาร ไฟสำนักงาน ไฟฟ้าโรงงาน #ช่างไฟดอทคอม
แจ้งปัญหาหรือปรึกษาเกี่ยวกับระบบไฟฟ้า ฟรี!!!
HOTLINE-061-417-5732
https://www.facebook.com/changfidotcom
Line: @changfi
ขั้นตอนการใช้บริการ
แอดไลน์ > แจ้งปัญหา > รอราคา > ตกลงราคา > รับบริการ
