Изграждане на алтернативни вериги и функциониране на алтернативни вериги

Мостовата схема е нищо друго, освен конфигурация на електрическа схема, използвана за измерване на неизвестни стойности на съпротивление, импеданс, индуктивност и емитентност. Много мости като Уитстоунов мост, Максвелов мост, Келвинов мост и много други са много полезни за точното измерване на величини, работейки по същия принцип. Ето кратко описание на функционирането на някои от тези мости:

Уитстоунов мост

Уитстоуновият мост е електрическа схема, разработена от Чарлз Уитстоун, и се използва за определяне стойността на неизвестно електрическо съпротивление в схемата. Уитстоуновият мост е много способен да изчислява много ниски стойности на съпротивления, които други прибори като мултиуметър не изчисляват точно.

Схемата на Уитстоуновия мост е ромбовидна подредба от четири съпротивления. Има две успоредни клони, всяка от които има два съпротивления в ред. Трета клон е свързана между двете успоредни клони някъде във вътрешността им, както е показано на фигурата. Сред четирите съпротивления, стойността на едно съпротивление може да бъде определена, като се уравновесят двете клони. От четирите съпротивления, стойностите на R1 и R3 са известни, стойността на R2 е регулируема, а стойността на Rx трябва да бъде изчислена. След това тази регулация се свързва с електрическа снабдяване и галванометър между терминал D и терминал B. Сега стойността на регулируемото съпротивление се регулира, докато отношенията на двата клони съпротивления станат равни, т.е. (R1/ R2) = (R3/Rx), и галванометърът показва нула, тъй като токът спира да протича през схемата. Сега схемата е уравновесена и стойността на неизвестното съпротивление може лесно да бъде измерена. Показанията на R3 определят посоката на протичане на тока.

Максвелов мост

Принципът на работа на Максвеловия индуктивен мост е същият като на Уитстоуновия мост. В Уитстоуновия мост са направени само малки модификации. В този мост, четирите клони състоят от неизвестна индуктивност (L1), променлив емитент (C4), четири съпротивления и детектор вместо галванометър, както е показано на фигурата. Използва се за измерване на стойността на индуктивността, като се сравнява неизвестната стойност с стандартна променлива емитентност.

Основният принцип на моста е да компенсира положителния фазов ъгъл на неизвестния импеданс с отрицателния фазов ъгъл на емитента, като го постави в противоположната клон. По този начин потенциалната разлика върху детектора ще стане нула и няма да протече ток през него. Емитентът C4 и съпротивлението R4 са свързани паралелно, и стойностите на двете се регулират, така че мостът да бъде уравновесен.

Келвинов мост е друга модификация на Уитстоуновия мост, използван за измерване на ниски съпротивления в диапазона от 1мΩ до 1кΩ с голяма точност. За прецизно измерване на ниски съпротивления, се изискват високо напрежение и чувствителен галванометър в Келвиновия мост. При измерване на ниски съпротивления, съпротивлението на свързващите жици играе важна роля. Използва се Уитстоунов мост, който има два допълнителни съпротивления, както е показано на фигурата. Съпротивленията R1 и R2 са свързани с втората серия от отношението на ръка и са построени четири терминални съпротивления. Тук R е неизвестно, а S е стандартно съпротивление. Галванометър е поставен между c и d, така че съпротивлението на свързващите жици r да може да бъде пренебрегнато и да не влияе на измерената стойност. Под условие на уравновесие, галванометърът показва нула и няма ток, който протича през схемата. Уравнението при уравновесено състояние е:

Хейсов мостов схема

Хейсов мост е друга вариация на Максвеловата мостова схема. В Максвеловата схема, съпротивлението е свързано паралелно с емитента, докато в Хейсовата схема, съпротивлението е свързано в ред със стандартния емитент, както е показано на фигурата. Това е много полезно, ако фазовият ъгъл на индуктивния импеданс е много голям, което може да бъде преодолено, като се вземе ниско съпротивление в ред.

Андърсонов мост

Андърсоновият мост е модифицирана версия на Максвелов индуктивен емитентен мост. Използва се главно за измерване на самоиндуктивност в катушка, използвайки стандартен емитент и съпротивления. Главното предимство на този мост е, че не изисква често уравновесаване на моста. За да се уравновеси мостът с постоянен ток, се регулира променливо съпротивление r и AC източникът се заменя с батерия и слухови телефони, заменяйки галванометъра с мобилна катушка. Когато мостът е уравновесен, потенциалът в терминал D е същият като потенциала в E. Протичането на тока в съответните клони е обозначено с I1, I2 и I3, както е показано на фигурата.