Kelvin Bridge Circuit | Kelvin Double Bridge Келвинов мостов състезание | Келвинов двойно мостово състезание
Преже да представим Келвинов мост, е много важно да знаем защо се нуждаем от този мост, въпреки че имаме Уитстонов мост, който може да измерва електрическото съпротивление с точност (обикновено около 0.1%).
За да разберем защо се нуждаем от Келвинов мост, трябва първо да признаем 3 важни начина за класифициране на електрическата съпротивност:
Висока съпротивност: Съпротивност, по-голяма от 0.1 Мегаом.
Средна съпротивност: Съпротивност, която варира от 1 ом до 0.1 Мегаом.
Ниска съпротивност: Под тази категория съпротивността е по-ниска от 1 ом.
Логиката зад това класифициране е, че ако искаме да измерим електрическата съпротивност, трябва да използваме различни устройства за различните категории. Това означава, че ако устройството, използвано за измерване на високата съпротивност, дава висока точност, то може или не да даде такава висока точност при измерването на ниската стойност на съпротивността.
Така че, трябва да използваме уменията си, за да преценим какво устройство трябва да се използва за измерване на определена стойност на електрическата съпротивност. Съществуват обаче и други методи, като метода на амперметър-волтметър, метода на заместване и т.н., но те дават голямо грешки в сравнение с метода на моста и се избягват в повечето индустрии.
Нека отново да си спомним нашата класификация, като се движим от горе надолу, стойността на съпротивността намалява, затова се нуждаем от по-точно и прецизно устройство, за да измерим ниската стойност на съпротивността.
Едно от основните недостатъци на Уитстонов мост е, че въпреки че може да измерва съпротивността от няколко ома до няколко мегаома – дава значителни грешки при измерването на ниските съпротивности.
Затова се нуждаем от модификация на Уитстоновия мост, а модифицираният мост, който получаваме, е Келвинов мост, който не само е подходящ за измерване на ниска стойност на съпротивността, но и има широка област на приложение в индустриалния свят.
Нека обсъдим няколко термина, които ще ни бъдат много полезни при изучаването на Келвиновия мост.
Мост:
Обикновено мостовете се състоят от четири ръка, детектор за баланс и източник. Те работят по концепцията на техниката на нулевата точка. Те са много полезни в практически приложения, защото няма нужда метърът да бъде прецизен линейно с точна скала. Няма нужда да се измерва напряжение и ток, единственото, което е необходимо, е да се провери наличието или отсъствието на ток или напрежение. Основната загриженост е, че при нулевата точка метърът трябва да може да засече доста малък ток. Мостът може да бъде дефиниран като делители на напрежението в паралел и разликата между двата делителя е нашият изход. Той е много полезен при измерването на компоненти като електрическа съпротивност, емпиричност, индуктор и други параметри на цепта. Точността на всеки мост е пряко свързана с компонентите на моста.
Нулева точка:
Може да бъде дефинирана като точка, в която се осъществява нулево измерване, когато показанията на амперметъра или волтметъра са нула.
Цепта на Келвиновия мост
Както обсъдихме, Келвиновият мост е модифициран Уитстонов мост и предоставя висока точност, особено при измерването на ниска съпротивност. Сега въпросът, който трябва да се появи в ума ни, е къде се нуждаем от модификация. Отговорът на този въпрос е много прост – това е частта от водещите проводници и контактите, където трябва да направим модификация, защото те увеличават общата съпротивност.
Нека разгледаме модифицирания Уитстонов мост или цепта на Келвиновия мост по-долу:
Тук t е съпротивността на водещия проводник.
C е неизвестната съпротивност.
D е стандартната съпротивност (чиято стойност е известна).
Нека маркираме две точки j и k. Ако галванометърът е свързан с точка j, съпротивността t се добавя към D, което води до твърде ниска стойност на C. Сега, ако свържем галванометъра с точка k, това би довело до висока стойност на неизвестната съпротивност C.
Нека свържем галванометъра с точка d, която се намира между j и k, така че d да разделя t в съотношение t1 и t2, сега от горната фигура може да се види, че
Тогава присъствието на t1 не причинява грешка, можем да запишем,
Така можем да заключим, че няма влияние на t (т.е. съпротивността на водещите проводници). Практически е невъзможно да имаме такава ситуация, но горната проста модификация предлага, че галванометърът може да бъде свързан между тези точки j и k, за да се получи нулевата точка.
Двойен Келвинов мост
Защо се нарича двойен мост? Защото включва втора серия от отношението на ръце, както е показано по-долу:
В този случай отношенията p и q се използват, за да свържат галванометъра в правилната точка между j и k, за да се премахне влиянието на свързващите водещи проводници на електрическа съпротивност t. При балансирани условия падане на напрежението между a и b (т.е. E) е равно на F (падане на напрежението между a и c)
За нулево отклонение на галванометъра, E = F
Отново достигаме до същия резултат – t няма влияние. Обаче уравнение (2) е полезно, защото дава грешка, когато:
Изявление: Почитайте оригинала, добри статии са стойни за споделяне, ако има нарушение на правата, моля се обратете за изтриване.
