पोटेंशियोमीटर (मापने का यंत्र)

एक पोटेंशियोमीटर एक ज्ञात संदर्भ वोल्टेज के साथ अज्ञात वोल्टेज की तुलना करके वोल्टेज या 'संभावित अंतर' को मापने का एक उपकरण है। यदि एक संवेदनशील संकेतक उपकरण का उपयोग किया जाता है तो अज्ञात वोल्टेज के स्रोत से बहुत कम धारा खींची जाती है। चूंकि संदर्भ वोल्टेज को सटीक रूप से कैलिब्रेटेड वोल्टेज विभक्त से उत्पादित किया जा सकता है। एक पोटेंशियोमीटर माप में उच्च परिशुद्धता प्रदान कर सकता है। 1841 के आसपास जोहान क्रिश्चियन पोगेनडॉर्फ द्वारा विधि का वर्णन किया गया था और यह एक मानक प्रयोगशाला मापने की तकनीक बनाई गई।

इस व्यवस्था में बिजली की शक्ति नापने का यंत्र के माध्यम से एक प्रतिरोधक स्लाइड तार से ज्ञात वोल्टेज के एक अंश की तुलना अज्ञात वोल्टेज से की जाती है। पोटेंशियोमीटर के स्लाइडिंग संपर्क या वाइपर को समायोजित किया जाता है और गैल्वेनोमीटर संक्षेप में स्लाइडिंग संपर्क और अज्ञात वोल्टेज के बीच जुड़ा होता है। गैल्वेनोमीटर का विक्षेपण देखा जाता है और स्लाइडिंग टैप को तब तक समायोजित किया जाता है जब तक कि गैल्वेनोमीटर शून्य से विक्षेपित न हो जाए। उस बिंदु पर गैल्वेनोमीटर अज्ञात स्रोत से कोई धारा नहीं लेता है और वोल्टेज के परिमाण की गणना स्लाइडिंग संपर्क की स्थिति से की जा सकती है।

यह अशक्त संतुलन मापने की विधि अभी भी विद्युत मैट्रोलोजी और मानकों के काम में महत्वपूर्ण है और इसका उपयोग इलेक्ट्रॉनिक्स के अन्य क्षेत्रों में भी किया जाता है।

माप पोटेंशियोमीटर नीचे सूचीबद्ध चार मुख्य वर्गों में विभाजित हैं।

संचालन का सिद्धांत

डायल पोटेंशियोमीटर, अंतर्निर्मित गैल्वेनोमीटर और संदर्भ वोल्टेज स्रोत के साथ

पोटेंशियोमीटर का सिद्धांत यह है कि एकसमान अनुप्रस्थ काट के एक समान धारा वाले तार के एक खंड पर गिराया गया विभव उसकी लंबाई के सीधे आनुपातिक होता है। पोटेंशियोमीटर एक साधारण उपकरण है जिसका उपयोग विद्युत क्षमता को मापने के लिए किया जाता है (या सेल के ईएमएफ की तुलना करें)। पोटेंशियोमीटर का एक रूप एक समान उच्च-प्रतिरोध तार है जो एक इन्सुलेटिंग समर्थन से जुड़ा होता है, जिसे रैखिक मापने के पैमाने के साथ चिह्नित किया जाता है। उपयोग में मापे जाने की क्षमता से अधिक परिमाण का एक समायोज्य विनियमित वोल्टेज स्रोत ई तार के पार जुड़ा हुआ है ताकि इसके माध्यम से एक स्थिर धारा प्रवाहित की जा सके।

तार के अंत और उसके साथ किसी भी बिंदु के बीच उस बिंदु पर तार की लंबाई का एक संभावित आनुपातिक होगा। अज्ञात विभव वाले तार के साथ बिंदुओं पर विभव की तुलना करके अज्ञात विभव का परिमाण निर्धारित किया जा सकता है। तुलना के लिए इस्तेमाल किया जाने वाला उपकरण संवेदनशील होना चाहिए लेकिन विशेष रूप से अच्छी तरह से कैलिब्रेटेड या सटीक होने की आवश्यकता नहीं है, जब तक कि शून्य स्थिति से इसका विक्षेपण आसानी से पता लगाया जा सके।

लगातार चालू पोटेंशियोमीटर

एक पोटेंशियोमीटर को कैलिब्रेट किया जा रहा है और फिर एक अज्ञात वोल्टेज को मापा जा रहा है।
R₁ पूरे प्रतिरोध तार का प्रतिरोध है। एरो हेड मूविंग वाइपर का प्रतिनिधित्व करता है।

इस परिपथ में एकसमान प्रतिरोध तार R ₁ के सिरों को वोल्टेज डिवाइडर के रूप में उपयोग के लिए एक विनियमित DC आपूर्ति V_S से जोड़ा जाता है। पोटेंशियोमीटर को पहले R₁ तार पर उस स्थान पर वाइपर (तीर) की स्थिति से कैलिब्रेट किया जाता है जो एक मानक सेल के वोल्टेज से मेल खाती है ताकि ${R_{2} \over R_{1}}={{\mbox{cell voltage}} \over V_{\mathrm {S} }}$

एक मानक विद्युत रासायनिक सेल का उपयोग किया जाता है जिसका ईएमएफ ज्ञात होता है (उदाहरण के लिए वेस्टन मानक सेल के लिए 1.0183 वोल्ट)।

आपूर्ति वोल्टेज V_S तब तक समायोजित किया जाता है जब तक गैल्वेनोमीटर शून्य दिखाता है और R₂ पर वोल्टेज का संकेत मानक सेल वोल्टेज के बराबर होता है।

एक अज्ञात डीसी वोल्टेज गैल्वेनोमीटर के साथ श्रृंखला मे स्लाइडिंग वाइपर से जुड़ा होता है जो प्रतिरोध तार के एक चर-लंबाई खंड में R₃ मे होता है। वाइपर को तब तक हिलाया जाता है जब तक कि अज्ञात वोल्टेज के स्रोत में या उससे कोई धारा प्रवाहित न हो जैसा कि अज्ञात वोल्टेज के साथ श्रृंखला में गैल्वेनोमीटर द्वारा इंगित किया गया है। तार के चयनित R₃ खंड मे वोल्टेज तब अज्ञात वोल्टेज के बराबर होता है। अंतिम चरण अज्ञात वोल्टेज से जुड़े प्रतिरोध तार की लंबाई के अंश से अज्ञात वोल्टेज की गणना करना है।

गैल्वेनोमीटर को अंशांकन करने की आवश्यकता नहीं है क्योंकि इसका एकमात्र कार्य शून्य या शून्य नहीं पढ़ना है। अज्ञात वोल्टेज को मापते समय गैल्वेनोमीटर शून्य पढ़ता है और अज्ञात वोल्टेज से कोई धारा नहीं खींची जाती है और इसलिए रीडिंग स्रोत के आंतरिक प्रतिरोध से स्वतंत्र होती है जैसे कि अनंतता प्रतिरोध के वाल्टमीटर द्वारा दिखाया गया है।

क्योंकि प्रतिरोध तार को अनुप्रस्थ काट और प्रतिरोधकता में बहुत समान बनाया जा सकता है और वाइपर की स्थिति को आसानी से मापा जा सकता है। इस विधि का उपयोग एक मानक सेल द्वारा उत्पादित अंशांकन वोल्टेज से अधिक या उससे कम अज्ञात डीसी वोल्टेज को मापने के लिए या मानक सेल से कोई विद्युत धारा निकाले बिना किया जा सकता है।

यदि पोटेंशियोमीटर एक निरंतर वोल्टेज डीसी आपूर्ति से जुड़ा होता है जैसे कि सीसा-एसिड बैटरी तो एक दूसरे चर अवरोधक (दिखाया नहीं गया) का उपयोग ₁ प्रतिरोध तार के माध्यम से वर्तमान को बदलकर पोटेंशियोमीटर को कैलिब्रेट करने के लिए किया जा सकता है।

यदि R₁ की लंबाई प्रतिरोध तार AB है, जहां A (-) छोर है और (+) छोर है और जंगम वाइपर प्रतिरोध तार के R₃ भाग पर AX दूरी पर बिन्दु X पर है जब गैल्वेनोमीटर एक अज्ञात वोल्टेज के लिए शून्य रीडिंग देता है तो प्रतिरोध तार के बगल में पूर्व-मुद्रित पैमाने से दूरी AX को मापा या पढ़ा जाता है। तब अज्ञात वोल्टेज की गणना की जा सकती है: $V_{U}=(Calibration\ Cell\ Voltage){AX \over AB}$

लगातार प्रतिरोध पोटेंशियोमीटर

निरंतर प्रतिरोध पोटेंशियोमीटर मूल विचार का एक रूपांतर है जिसमें एक निश्चित प्रतिरोधक के माध्यम से एक चर धारा को दिखाया जाता है। ये मुख्य रूप से मिलिवोल्ट और माइक्रोवोल्ट रेंज में माप के लिए उपयोग किए जाते हैं।

माइक्रोवोल्ट पोटेंशियोमीटर

यह ऊपर वर्णित निरंतर प्रतिरोध पोटेंशियोमीटर का एक रूप है लेकिन संपर्क प्रतिरोध और थर्मल ईएमएफ के प्रभावों को कम करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। इस उपकरण का उपयोग 1000 nV या उससे अधिक की रीडिंग के लिए संतोषजनक ढंग से किया जाता है।

थर्मोकपल पोटेंशियोमीटर

मानक प्रकारों का एक अन्य विकास 'थर्मोकपल पोटेंशियोमीटर' था जिसे विशेष रूप से थर्मोक्यूल्स के साथ तापमान माप के लिए अनुकूलित किया गया था। थर्मोकपल के साथ उपयोग के लिए पोटेंशियोमीटर उस तापमान को भी मापते हैं जिस पर थर्मोकपल तार जुड़े होते हैं ताकि कोल्ड-जंक्शन मुआवजे को 0 डिग्री सेल्सियस के मानक ठंडा जंक्शन तापमान पर स्पष्ट मापा ईएमएफ को सही करने के लिए लागू किया जा सके।

विश्लेषणात्मक रसायन विज्ञान

किसी विलयन में किसी विश्लेषण का विभवमितीय निर्धारण करने के लिए सेल की क्षमता को मापा जाता है। इस माप को संदर्भ और जंक्शन क्षमता के लिए सही किया जाना चाहिए। इसका उपयोग मानकीकरण विधियों में भी किया जा सकता है। विश्लेषण की एकाग्रता की गणना नर्नस्ट समीकरण से की जा सकती है। मात्रात्मक माप के लिए इस मूल सिद्धांत की कई किस्में उपस्थित हैं।

मीटर ब्रिज

एक मीटर ब्रिज एक सरल प्रकार का पोटेंशियोमीटर है जिसका उपयोग स्कूल विज्ञान प्रयोगशालाओं में पोटेंशियोमेट्रिक साधनों द्वारा प्रतिरोध माप के सिद्धांत को प्रदर्शित करने के लिए किया जा सकता है। एक मीटर नियम की लंबाई के साथ एक प्रतिरोध तार बिछाया जाता है और तार के साथ एक स्लाइडर द्वारा गैल्वेनोमीटर के माध्यम से संपर्क किया जाता है। जब गैल्वेनोमीटर शून्य पढ़ता है स्लाइडर के बाएं और दाएं तार की लंबाई के बीच का अनुपात समानांतर परिपथ में ज्ञात और अज्ञात प्रतिरोधी के मूल्यों के अनुपात के बराबर होता है।

यह भी देखें

• तनाव नापने का यंत्र | पोटेंशियोमीटर (वोल्टेज डिवाइडर)
• व्हीटस्टोन पुल

बाहरी संबंध

• Pictures of measuring potentiometers
• Electrical calibration equipment including various measurement potentiometers