دائرة جسر كلفن | جسر كلفن المزدوج
قبل أن نقدم جسر كلفين، من الضروري معرفة الحاجة إلى هذا الجسر، على الرغم من وجود جسر ويستون الذي يمكنه قياس المقاومة الكهربائية بدقة (عادةً بدقة حوالي 0.1٪).
لفهم الحاجة إلى جسر كلفين، يجب أن نعترف أولاً بأهم ثلاث طرق لتصنيف المقاومة الكهربائية:
المقاومة العالية: مقاومة أكبر من 0.1 ميجا أوم.
المقاومة المتوسطة: مقاومة تتراوح بين 1 أوم و 0.1 ميجا أوم.
المقاومة المنخفضة: تحت هذه الفئة تكون قيمة المقاومة أقل من 1 أوم.
الآن، المنطق وراء هذا التصنيف هو أنه إذا أردنا قياس المقاومة الكهربائية، يجب أن نستخدم أجهزة مختلفة لكل فئة. وهذا يعني أن الجهاز المستخدم في قياس المقاومة العالية يعطي دقة عالية، قد لا يعطي نفس الدقة العالية في قياس قيمة المقاومة المنخفضة.
لذا، علينا استخدام عقولنا لتحديد الجهاز المناسب لقياس قيمة معينة للمقاومة الكهربائية. ومع ذلك، هناك طرق أخرى مثل طريقة الأمبير فولتميتر، وطريقة الاستبدال وغيرها، ولكنها تعطي خطأ كبير مقارنة بطريقة الجسر وتتجنب في معظم الصناعات.
الآن دعنا نتذكر مرة أخرى التصنيف الذي قمنا به أعلاه، حيث تتناقص قيمة المقاومة كلما انتقلنا من الأعلى إلى الأسفل، وبالتالي نحتاج إلى جهاز أكثر دقة ودقة لقياس قيمة المقاومة المنخفضة.
إحدى العيوب الرئيسية لـ جسر ويستون هي أنه رغم أنه يمكنه قياس المقاومة من بضعة أوم إلى عدة ميجا أوم – فإنه يعطي أخطاء كبيرة عند قياس المقاومات المنخفضة.
لذا، نحتاج إلى بعض التعديلات في جسر ويستون نفسه، والجسر المعدل الذي نحصل عليه هو جسر كلفين، والذي ليس فقط مناسبًا لقياس قيمة المقاومة المنخفضة ولكنه له مجموعة واسعة من التطبيقات في العالم الصناعي.
دعونا نناقش بعض المصطلحات التي ستكون مفيدة لنا في دراسة جسر كلفين.
الجسر :
يتكون الجسور عادة من أربعة أذرع، وكاشف توازن ومصدر. يعملون على مبدأ تقنية نقطة الصفر. إنهم مفيدون جدا في التطبيقات العملية لأنه لا يوجد حاجة لجعل المتر دقيقا بشكل خطي بمقياس دقيق. لا يوجد حاجة لقياس الجهد والتيار، فالحاجة الوحيدة هي التحقق من وجود أو عدم وجود التيار أو الجهد. ومع ذلك، فإن القلق الرئيسي هو أنه أثناء نقطة الصفر يجب أن يكون المتر قادرا على التقاط تيار صغير بشكل معقول. يمكن تعريف الجسر بأنه مجزئات الجهد متوازية والفرق بين المجزئتين هو مخرجنا. إنه مفيد للغاية في قياس مكونات مثل المقاومة الكهربائية، السعة، المكثف وغيرها من معلمات الدائرة. الدقة لأي جسر مرتبطة مباشرة بمكونات الجسر.
نقطة الصفر:
يمكن تعريفها بأنها النقطة التي يحدث فيها القياس الصفر عندما يكون قراءة الأمبيرمتر أو الفولتميتر صفر.
دائرة الجسر الكلفينية
كما ناقشنا أن جسر كلفين هو جسر ويستون معدل ويوفر دقة عالية خاصة في قياس المقاومة المنخفضة. الآن السؤال الذي يجب أن يطرح في ذهننا هو أين تحتاج هذه التعديلات. الإجابة على هذا السؤال بسيطة جدا - هي الجزء الخاص بالأسلاك والتوصيلات حيث يجب إجراء التعديل بسبب هذه الأجزاء هناك زيادة في المقاومة الكلية.
لنفترض جسر ويستون المعدل أو دائرة الجسر الكلفينية أدناه:
هنا، t هي مقاومة الأسلاك.
C هي المقاومة غير المعروفة.
D هي المقاومة القياسية (وهي معروفة قيمتها).
لنحدد نقطتين j و k. إذا تم توصيل الغالفانوميتر بنقطة j يتم إضافة المقاومة t إلى D مما يؤدي إلى قيمة منخفضة جدا لـ C. الآن إذا قمنا بتوصيل الغالفانوميتر بنقطة k سينتج عن ذلك قيمة عالية للمقاومة غير المعروفة C.
لنقم بتوصيل الغالفانوميتر بنقطة d التي تقع بين j و k بحيث تقوم d بتقسيم t بنسبة t1 و t2، الآن من الشكل أعلاه يمكن رؤية أن
ثم أيضا وجود t1 لا يسبب أي خطأ، يمكننا كتابة،
وبالتالي يمكننا الخلاصة أنه لا يوجد تأثير لـ t (أي مقاومة الأسلاك). عملياً من المستحيل الحصول على مثل هذه الحالة ولكن التعديل البسيط أعلاه يقترح أن يمكن توصيل الغالفانوميتر بين هاتين النقطتين j و k للحصول على نقطة الصفر.
جسر كلفين المزدوج
لماذا يسمى بالجسر المزدوج؟ لأنه يحتوي على مجموعة ثانية من الأذرع النسبية كما هو موضح أدناه:
في هذا يتم استخدام الأذرع النسبية p و q لتوصيل الغالفانوميتر في النقطة الصحيحة بين j و k لإزالة تأثير أسلاك المقاومة الكهربائية t. تحت ظروف التوازن يكون انخفاض الجهد بين a و b (أي E) مساويا لـ F (انخفاض الجهد بين a و c)
للقراءة الصفرية للغالفانوميتر، E = F
مرة أخرى نصل لنفس النتيجة - لا يوجد تأثير لـ t. ومع ذلك فإن المعادلة (2) مفيدة لأنها تعطي خطأ عندما:
بيان: احترم الأصلي، المقالات الجيدة مستحقة لمشاركة، إذا كان هناك انتهاك حقوق الملكية يرجى الاتصال لحذف.
