Circuíto de Kelvin | Ponte Doble de Kelvin

Antes de introducir o Ponte de Kelvin, é moi importante coñecer a necesidade desta ponte, aínda que temos a ponte de Wheatstone, que é capaz de medir a resistencia eléctrica con precisión (normalmente unha precisión do 0,1%).

Para entender a necesidade da ponte de Kelvin, primeiro debemos recoñecer tres formas importantes de categorizar a resistencia eléctrica:

1. Resistencia alta: Resistencia superior a 0,1 Mega-ohmios.

2. Resistencia media: Resistencia que vaia desde 1 ohmio ata 0,1 Mega-ohmios.

3. Resistencia baixa: Nesta categoría, o valor da resistencia é inferior a 1 ohmio.

A lóxica de facer esta clasificación é que, se queremos medir a resistencia eléctrica, temos que usar diferentes dispositivos para diferentes categorías. Isto significa que, se o dispositivo usado para medir a resistencia alta dá alta precisión, pode ou non dar tal precisión ao medir valores baixos de resistencia.

Por tanto, temos que usar o noso cerebro para xulgar que dispositivo debe usarse para medir un valor específico de resistencia eléctrica. Aínda que existen outros métodos como o método amperímetro-voltímetro, o método de substitución, etc., estes dan grandes errores en comparación co método da ponte e son evitados na maioría das industrias.

Volvamos a recordar a clasificación feita anteriormente, á medida que avanzamos dende arriba cara abaixo, o valor da resistencia diminúe, polo que requiremos un dispositivo máis preciso e exacto para medir valores baixos de resistencia.

Un dos principais inconvenientes da ponte de Wheatstone é que, aínda que pode medir a resistencia desde poucos ohmios ata varios mega-ohmios, dá erros significativos ao medir resistencias baixas.

Por tanto, necesitamos algúns cambios na propia ponte de Wheatstone, e a ponte modificada así obtida é a ponte de Kelvin, que non só é adecuada para medir valores baixos de resistencia, senón que tamén ten un amplio rango de aplicacións no mundo industrial.

Vamos discutir uns termos que serán moi útiles para estudar a Ponte de Kelvin.

Ponte:
As pontes normalmente consisten en catro brazos, un detector de balance e unha fonte. Funcionan no concepto da técnica do punto nulo. Son moi útiles nas aplicacións prácticas porque non hai necesidade de que o medidor sexa linear e preciso cunha escala precisa. Non é necesario medir o voltaxe e a corrente, só é necesario comprobar a presenza ou ausencia de corrente ou voltaxe. No entanto, a principal preocupación é que durante o punto nulo, o medidor debe poder detectar unha corrente bastante pequena. Unha ponte pode definirse como os divisores de voltaxe en paralelo e a diferenza entre os dous divisores é a nosa saída. É moi útil para medir componentes como a resistencia eléctrica, a capacidade, o inductor e outros parámetros de circuito. A precisión de calquera ponte está directamente relacionada coas compoñentes da ponte.

Punto nulo:
Pode definirse como o punto no que ocorre a medida nula cando a lectura do amperímetro ou do voltímetro é cero.

Circuíto da Ponte de Kelvin

Como discutimos, a Ponte de Kelvin é unha ponte de Wheatstone modificada e proporciona alta precisión, especialmente na medida de resistencias baixas. Agora a pregunta que debe surgir na nosa mente é onde necesitamos a modificación. A resposta a esta pregunta é moi simple – é a parte dos conductos e contactos onde debemos facer a modificación debido a estes, hai un incremento na resistencia total.

Consideremos a ponte de Wheatstone modificada ou o circuíto da ponte de Kelvin dado a continuación:

Aquí, t é a resistencia do conducto.
C é a resistencia descoñecida.
D é a resistencia estándar (cuxo valor é coñecido).
Vamos marcar os dous puntos j e k. Se o galvanómetro está conectado ao punto j, a resistencia t engádese a D, o que resulta nun valor demasiado baixo de C. Agora, conectamos o galvanómetro ao punto k, o que resultaría nun valor alto da resistencia descoñecida C.
Vamos conectar o galvanómetro ao punto d, que está entre j e k, de xeito que d divide t en unha relación t1 e t2, agora, a partir da figura anterior, pódese ver que

Tambén a presenza de t1 non causa erro, podemos escribir,

Así, podemos concluir que non hai efecto de t (é dicir, a resistencia dos conductos). Prácticamente é imposible ter tal situación, pero a modificación simple anterior suxire que o galvanómetro pode conectarse entre estes puntos j e k para obter o punto nulo.

Ponte Doble de Kelvin

Por que se chama ponte dobre? É porque incorpora un segundo conxunto de brazos de razón como se mostra a continuación:

Neste, os brazos de razón p e q úsanse para conectar o galvanómetro no punto correcto entre j e k para eliminar o efecto do conducto de resistencia eléctrica t. Baixo condición de equilibrio, a caída de voltaxe entre a e b (é dicir, E) é igual a F (caída de voltaxe entre a e c)

Para unha deflexión nula do galvanómetro, E = F

Novamente, chegamos ao mesmo resultado – t non ten efecto. No entanto, a ecuación (2) é útil xa que dá erro cando:

Declaración: Respeite o original, artigos bóns merecen ser compartidos, se hai infracción contacte para eliminar.