Konstrukcija AC krugova i rad AC krugova

Most električki krug je konfiguracija koja se koristi za mjerenje nepoznatih vrijednosti otpora, impedancije, indukcije i kapacitance. Mnogi mostovi poput Wheatstoneovog mosta, Maxwellova mosta, Kelvinovog mosta i mnogi drugi su vrlo korisni za točno mjerenje količina i rade na istom principu. Evo kratkog opisa rada nekoliko od tih mostova:

Wheatstone Bridge

Wheatstoneov most je električni krug razvijen od strane Charlesa Wheatstonea, a koristi se za određivanje vrijednosti nepoznatog električnog otpora u krugu. Wheatstoneov most je izuzetno sposoban u izračunavanju vrlo niskih vrijednosti otpora koje druge instrumente poput multimetra ne mogu točno izračunati.

Wheatstoneov most je dijamantski oblik s četiri otpornika. Ima dvije paralelne noge, a svaka noga ima dva serijska otpornika. Treća noga spojena je između dvije paralelne noge na nekoj točki unutar nogu, kao što je prikazano na slici. Među četiri otpornika, vrijednost jednog otpornika može se odrediti balansiranjem dvije noge. Od četiri otpornika, vrijednost dva otpornika R1 i R3 poznata je, vrijednost R2 je prilagodljiva, a vrijednost Rx treba izračunati. Tada se ova prilagodba spoji na električnu mrežu i galvanometar između terminala D i B. Sada se vrijednost prilagodljivog otpornika prilagođava dok omjer dvije grane otpori ne postane jednak, tj. (R1/ R2) = (R3/Rx), a galvanometar čita nulu jer struja prestaje teći kroz krug. Sada je krug uravnotežen i vrijednost nepoznatog otpornika lako se može izmjeriti. Čitanje R3 odlučuje smjer toka struje.

Maxwell’s Bridge

Princip rada Maxwellova induktivnog mosta je isti kao i Wheatstoneovog mosta. U Wheatstoneov most su uvedene samo male modifikacije. U ovom mostu, četiri granice sastoje se od nepoznate indukcije (L1), varijabilnog kapacitora (C4), četiri otpornika i detektora umjesto galvanometra, kako je prikazano na slici. Koristi se za mjerenje vrijednosti indukcije usporedbom nepoznate vrijednosti sa standardnom varijabilnom kapacitetom.

Osnovni princip mosta je kompenzirati pozitivni fazni kut nepoznate impedancije negativnim faznim kutom kapacitansa tako da se stavi u suprotnu granu. Time će se potencijalna razlika na detektoru smanjiti na nulu i neće teći struja kroz njega. Kapacitor C4 i otpornik R4 spojeni su paralelno, a vrijednosti obje su prilagođene kako bi se most uravnotežio.

Kelvinov most je još jedna modifikacija Wheatstoneovog mosta koji se koristi za mjerenje niskih otpora u rasponu od 1mΩ do 1kΩ s velikom točnošću. Za precizno mjerenje niskih otpora, visok napon i osjetljivi galvanometar su potrebni u Kelvinovom mostu. Pri mjerenju niskih otpora, otpor spojnih voda igra važnu ulogu. Koristi se Wheatstoneov most koji ima dva dodatna otpornika, kao što je prikazano na slici. Otpornici R1 i R2 spojeni su na drugi set omjernih nogu i konstruirani su četveroterminalni otpornici. Ovdje je R nepoznat, a S je standardni otpornik. Galvanometar postavljen je između c i d kako bi se otpor spojnih voda r zanemario i ne bi utjecao na vrijednost mjerenja. Pod uvjetima ravnoteže, galvanometar pokazuje nulu i ne teče struja kroz krug. Jednadžba pod uvjetima ravnoteže je:

Hay’s Bridge Circuit

Hayev most je još jedna varijacija Maxwellovog mosta. U Maxwellovom krugu otpornik je spojen paralelno s kapacitansom, dok u Hayevom krugu, otpornik spojen je serijalno s standardnim kapacitansom, kao što je prikazano na slici. Vrlo je koristan ako je fazni kut induktivne impedancije vrlo velik, što se može prevaziti uzimanjem niskog otpora serijalno.

Anderson’s Bridge

Andersonov most je modifikovana verzija Maxwellovog induktivnog kapacitivnog mosta. Glavno mu je namijenjeno mjerenje sopstvene indukcije u cijevi korištenjem standardnog kapacitansa i otpornika. Glavna prednost ovog mosta je da ne zahtijeva često ravnoteženje mosta. Da bi se most uravnotežio stalnim tokom, varijabilni otpor r prilagođava se, a AC izvor zamjenjuje se baterijom i slušalicama umjesto galvanometra. Kada je most uravnotežen, potencijal na terminalu D je sličan potencijalu na E. Protok struje u odgovarajućim granama označen je sa I1, I2, i I3 kako je prikazano na slici.

Diode Bridge Circuit