Circuit de Pont Kelvin | Pont doble de Kelvin
Abans de presentar el pont de Kelvin, és molt important saber per què necessitem aquest pont, tot i que tenim el pont de Wheatstone, que és capaç de mesurar la resistència elèctrica amb precisió (normalment una precisió d'aproximadament el 0,1%).
Per entendre la necessitat del pont de Kelvin, hem de reconèixer tres formes importants de classificar la resistència elèctrica:
Resistència alta: Resistència superior a 0,1 MΩ.
Resistència mitjana: Resistència que va de 1 Ω a 0,1 MΩ.
Resistència baixa: En aquesta categoria, el valor de la resistència és inferior a 1 Ω.
La raó d'aquesta classificació és que si volem mesurar la resistència elèctrica, hem d'utilitzar dispositius diferents per a cada categoria. Això significa que si un dispositiu és adequat per mesurar la resistència alta amb alta precisió, potser no ofereix aquesta mateixa precisió en mesurar valors de resistència baixa.
Per tant, hem de fer servir el nostre criteri per jutjar quin dispositiu s'ha d'utilitzar per mesurar un valor específic de resistència elèctrica. No obstant això, hi ha altres mètodes com el mètode ampermetre-voltmetre o el mètode de substitució, però aquests proporcionen errors grans en comparació amb el mètode del pont i es prenen en consideració en moltes indústries.
Recordem ara la nostra classificació anterior, com ens movem de dalt cap a baix, el valor de la resistència disminueix, per tant, necessitem un dispositiu més precís per mesurar valors de resistència baixa.
Un dels grans inconvenients del pont de Wheatstone és que, encara que pugui mesurar la resistència des de alguns ohms fins a diversos megaohms, produeix errors significatius en mesurar resistències baixes.
Per tant, necessitem alguna modificació en el pont de Wheatstone, i el pont modificat resultant és el pont de Kelvin, que no només és adequat per mesurar valors de resistència baixa, sinó que també té una àmplia gama d'aplicacions en el món industrial.
Discutim ara alguns termes que seran molt útils en l'estudi del pont de Kelvin.
Pont :
Els ponts solen consistir en quatre branques, un detector d'equilibri i una font. Funcionen segons el concepte de la tècnica del punt nul. Són molt útils en aplicacions pràctiques perquè no cal que el metre sigui lineal amb una escala precisa. No hi ha necessitat de mesurar la tensió ni la corrent, només cal comprovar la presència o absència de corrent o tensió. Tanmateix, la principal preocupació és que durant el punt nul, el metre hagi de poder detectar corrents bastant petites. Un pont es pot definir com a dividits de tensió en paral·lel i la diferència entre els dos dividits és la nostra sortida. És molt útil en la mesura de components com la resistència elèctrica, la capacitance, l'inductor i altres paràmetres de circuit. La precisió de qualsevol pont està directament relacionada amb els components del pont.
Punt nul:
Es pot definir com el punt on es produeix la mesura nul·la quan la lectura de l'ampermetre o el voltmetre és zero.
Circuit de pont de Kelvin
Com hem discutit, el pont de Kelvin és un pont de Wheatstone modificat que proporciona una alta precisió, especialment en la mesura de resistències baixes. Ara, la qüestió que ha de sorgir en la nostra ment és on necessitem la modificació. La resposta a aquesta pregunta és molt simple: és la porció de les connexions i contactes on hem de fer la modificació, ja que a causa d'aquests hi ha un increment en la resistència neta.
Considerem ara el pont de Wheatstone modificat o circuit de pont de Kelvin que es mostra a continuació:
Aquí, t és la resistència del conductor.
C és la resistència desconeguda.
D és la resistència estàndard (el seu valor és conegut).
Marquem els punts j i k. Si el galvanòmetre està connectat al punt j, la resistència t s'afegeix a D, el que resulta en un valor massa baix de C. Ara connectem el galvanòmetre al punt k, el que resulta en un valor alt de la resistència desconeguda C.
Connectem el galvanòmetre al punt d, que es troba entre j i k, de manera que d divideix t en una proporció t1 i t2, ara, a partir de la figura anterior, es pot veure que
També en aquest cas, la presència de t1 no causa cap error, podem escriure,
Així, podem concloure que no hi ha efecte de t (és a dir, la resistència dels conductors). Pràcticament, és impossible tenir aquesta situació, però aquesta modificació simple suggereix que el galvanòmetre es pot connectar entre aquests punts j i k per a obtenir el punt nul.
Pont doble de Kelvin
Per què es diu pont doble? És perquè incorpora un segon conjunt de branques de ràtio com es mostra a continuació:
En aquest, les branques de ràtio p i q s'utilitzen per connectar el galvanòmetre al punt correcte entre j i k per eliminar l'efecte de la connexió de la resistència elèctrica t. En condicions d'equilibri, la caiguda de tensió entre a i b (és a dir, E) és igual a F (caiguda de tensió entre a i c)
Per a una deflexió nul·la del galvanòmetre, E = F
Tornem a arribar al mateix resultat – t no té efecte. No obstant això, l'equació (2) és útil ja que proporciona error quan:
Declaració: Respecteu l'original, els bons articles mereixen ser compartits, si hi ha infracció contacteu per eliminar.
