Kelvin Bridge Kredsløb | Kelvin Double Bridge

Inden vi introducerer Kelvin Bridge, er det meget vigtigt at vide, hvad der er behovet for denne bro, selvom vi har Wheatstone bridge, som kan måle elektrisk modstand præcist (normalt en nøjagtighed på omkring 0,1%).

For at forstå behovet for Kelvin-broen skal vi først anerkende 3 vigtige måder at kategorisere elektrisk modstand:

1. Høj Modstand: Modstand, der er større end 0,1 mega-ohm.

2. Middel Modstand: Modstand, der ligger mellem 1 ohm og 0,1 mega-ohm.

3. Lav Modstand: Under denne kategori er modstands-værdien lavere end 1 ohm.

Logikken bag denne kategorisering er, at hvis vi ønsker at måle elektrisk modstand, skal vi bruge forskellige enheder til forskellige kategorier. Det betyder, at hvis enheden anvendes til at måle høj modstand giver høj nøjagtighed, kan den muligvis ikke give så høj nøjagtighed ved måling af lav værdi af modstand.

Så, vi skal bruge vores fornuft til at dømme, hvilken enhed der skal bruges til at måle en bestemt værdi af elektrisk modstand. Der findes dog andre metoder som ammeter-voltmeter-metoden, substitutionsmetoden osv., men de giver stor fejl i forhold til bro-metoden og undgås i de fleste industrier.

Lad os nu igen genvurdere vores kategorisering ovenfor, da vi bevæger os fra toppen nedad, falder modstands-værdien, hvorfor vi kræver en mere præcis og præcis enhed til at måle lav værdi af modstand.

En af de største ulemper ved Wheatstone-broen er, at selvom den kan måle modstand fra få ohm til flere mega-ohm – den giver betydelige fejl ved måling af lave modstande.

Så, vi har brug for nogle ændringer i Wheatstone-broen selv, og den modificerede bro, der opnås, er Kelvin-broen, som ikke kun er egnet til at måle lav værdi af modstand, men har bred anvendelse i industrien.

Lad os drøfte nogle termer, der vil være meget nyttige for os i studiet af Kelvin-broen.

Bro:
Broer består normalt af fire arme, en balance-detektor og en kilde. De arbejder med konceptet om nullpunkt-teknik. De er meget nyttige i praktiske anvendelser, da der ikke er brug for at gøre meteret præcist lineært med en præcis skala. Der er ingen behov for at måle spænding og strøm, det eneste, der er nødvendigt, er at tjekke tilstedeværelsen eller fraværet af strøm eller spænding. Dog er det vigtigste problem, at under nullpunkt skal meteret kunne registrere ret små strøm. En bro kan defineres som spændingsdeler i parallel, og forskellen mellem de to delere er vores output. Den er meget nyttig til at måle komponenter som elektrisk modstand, kapacitans, induktor og andre kredsløbs-parametre. Nøjagtigheden af enhver bro er direkte relateret til brokomponenterne.

Nullpunkt:
Det kan defineres som det punkt, hvor nullmålingen forekommer, når læsningen af ammeter eller voltmeter er nul.

Kelvin Bridge Kredsløb

Som vi har diskuteret, er Kelvin-broen en modificeret Wheatstone-bro, der giver høj nøjagtighed, især ved måling af lav modstand. Nu står spørgsmålet, hvor vi har brug for modification. Svaret på dette spørgsmål er meget enkelt – det er den del af ledninger og kontakter, hvor vi skal foretage ændringer, da disse øger den samlede modstand.

Lad os overveje den modificerede Wheatstone-bro eller Kelvin-bro-kredsløbet nedenfor:

Her er t modstanden i ledningen.
C er den ukendte modstand.
D er standardmodstanden (hvis værdi er kendt).
Lad os markere de to punkter j og k. Hvis galvanometeret er forbundet til punktet j, tilføjes modstanden t til D, hvilket resulterer i en for lav værdi af C. Nu forbinder vi galvanometeret til punktet k, hvilket ville resultere i en høj værdi af den ukendte modstand C.
Lad os forbinder galvanometeret til punktet d, som ligger mellem j og k, således at d deler t i forhold t1 og t2, nu kan man se fra figuren ovenfor, at

Således forårsager også t1 ingen fejl, vi kan skrive,

Dermed kan vi konkludere, at der ikke er nogen effekt af t (dvs. modstanden i ledningerne). Praktisk set er det umuligt at have en sådan situation, dog foreslår den simple modification ovenfor, at galvanometeret kan forbinderes mellem disse punkter j og k for at opnå nullpunkt.

Kelvin Double Bridge

Hvorfor kaldes det dobbeltbro? Fordi den inkluderer anden sæt af forholdarme som vist nedenfor:

I dette anvendes forholdarme p og q til at forbinder galvanometeret på det korrekte punkt mellem j og k for at fjerne effekten af forbinderingsledningen af elektrisk modstand t. Under balance-forhold er spændningsfald mellem a og b (dvs. E) lig med F (spændningsfald mellem a og c)

Til nul galvanometerafvigelse, E = F

Vi når igen det samme resultat – t har ingen effekt. Dog er ligning (2) nyttig, da den giver fejl, når:

Erklæring: Respektér det originale, godt artikel værd at dele, hvis der er overtrædelse bedes kontakt slette.