تحديد الشرط الذي يجب تحقُّقه كي يعطي الأميتر الحراري قراءة ثابتة للتيار
أي من الشروط الآتية يجب أن يتحقَّق كي يُعطي الأميتر الحراري قراءة ثابتة للتيار المتردِّد؟

• يجب أن يُسخِّن السلك الأجسام المحيطة بنفس القدرة التي تُسخِّنه بها الأجسام المحيطة.
  
• يجب أن تساوي القدرة الكهربية المبدَّدة من السلك القدرة التي يُسخِّن بها السلك الأجسام المحيطة.
  
• يجب أن تكون القدرة الكهربية المبدَّدة في السلك أكبر من القدرة التي يُسخِّن بها السلك الأجسام المحيطة.
  
• يجب أن تساوي القدرة الكهربية المبدَّدة في السلك صفرًا.
  

الحل
عندما يعطي الأميتر الحراري قراءة ثابتة فإننا نعلم أن المؤشِّر الذي يشير إلى هذه القراءة ثابت.

هذا يعني أن الخيط الملفوف على البكرة التي تُحدِّد اتجاه المؤشِّر لا يتحرَّك أيضًا.

يخبرنا ثبات الخيط بأن السلك المربوط به لا يتمدَّد ولا ينكمش. ومن ثَمَّ تكون درجة حرارته ثابتة؛ أي يكون السلك في حالة اتِّزان حراري.

بافتراض أن الأميتر يقيس شدَّة تيار لا تساوي صفرًا، فإن الاتِّزان الحراري للسلك يَنتُج عن زيادة درجة الحرارة وانخفاضها بالمعدَّل نفسه.

عندما يبدِّد السلك قدرة كهربية في الدائرة، ترتفع درجة حرارته. وعندما ينقل السلك طاقة إلى الأجسام المحيطة بنفس المعدَّل الذي تنتقل به الطاقة إليه عن طريق التبدُّد يصل السلك إلى حالة اتِّزان حراري، ويعطي الأميتر قراءة ثابتة للتيار.

يتوافق هذا الوصف مع الخيار (ب).

لاحظ أن الخيار (أ) ينصُّ على أن السلك يُسخِّن الأجسام المحيطة بنفس المعدَّل الذي تُسخِّنه بها الأجسام المحيطة. في الواقع، هذان المعدَّلان ليسا متساويين؛ فالطاقة المبدَّدة تنتقل من السلك إلى الأجسام المحيطة في المحصِّلة.

يخبرنا الخيار (ج) أن ثبات قراءة الأميتر يدلُّ على أن القدرة الكهربية المبدَّدة في السلك أكبر من القدرة التي يُسخِّن بها السلك الأجسام المحيطة. ولكن، هذا يعني زيادة درجة حرارة السلك؛ وهو ما يؤدي إلى زيادة طوله وزيادة القراءة بمرور الزمن.

أما إذا كانت القدرة الكهربية التي يبدِّدها السلك تساوي صفرًا، كما ينصُّ عليه الخيار (د)؛ فلن تتدفَّق أيُّ شحنة خلاله. وتُعدُّ شدَّة التيار الصفرية قراءةً ثابتة قيمتها ﺻﻔﺮ أمبير.

لكن، هذا ليس شرطًا ضروريًّا لثبات القراءة؛ فبإمكان الأميتر قراءة تيار ثابت حتى وإن بدَّد السلك قدرة، كما ينصُّ عليه الخيار (ب). هذا الخيار هو الإجابة النهائية لهذا السؤال.