Sirkuit Jembatan Kelvin | Jembatan Ganda Kelvin
Sebelum kita memperkenalkan Jembatan Kelvin, sangat penting untuk mengetahui kebutuhan dari jembatan ini, meskipun kita sudah memiliki jembatan Wheatstone yang mampu mengukur hambatan listrik dengan akurat (biasanya akurasi sekitar 0,1%).
Untuk memahami kebutuhan jembatan Kelvin, kita harus terlebih dahulu mengenali 3 cara penting untuk mengklasifikasikan hambatan listrik:
Hambatan Tinggi: Hambatan yang lebih besar dari 0,1 Mega-ohm.
Hambatan Sedang: Hambatan yang berkisar dari 1 ohm hingga 0,1 Mega-ohm.
Hambatan Rendah: Di bawah kategori ini nilai hambatan lebih rendah dari 1 ohm.
Sekarang logika melakukan klasifikasi ini adalah bahwa jika kita ingin mengukur hambatan listrik, kita harus menggunakan perangkat yang berbeda untuk setiap kategori. Ini berarti jika perangkat digunakan untuk mengukur hambatan tinggi memberikan akurasi tinggi, mungkin atau mungkin tidak memberikan akurasi yang sama tinggi dalam mengukur nilai hambatan yang rendah.
Jadi, kita harus menggunakan pikiran kita untuk menilai perangkat apa yang harus digunakan untuk mengukur nilai hambatan listrik tertentu. Namun ada metode lain seperti metode amperemeter-voltmeter, metode substitusi, dll, tetapi mereka memberikan kesalahan yang besar dibandingkan dengan metode jembatan dan biasanya dihindari di sebagian besar industri.
Sekarang mari kita ingat kembali klasifikasi yang telah kita lakukan, saat kita bergerak dari atas ke bawah nilai hambatan menurun, oleh karena itu, kita memerlukan perangkat yang lebih akurat dan presisi untuk mengukur nilai hambatan yang rendah.
Salah satu kelemahan utama dari jembatan Wheatstone adalah meskipun dapat mengukur hambatan dari beberapa ohm hingga beberapa mega-ohm – memberikan kesalahan signifikan saat mengukur hambatan rendah.
Jadi, kita perlu beberapa modifikasi pada jembatan Wheatstone itu sendiri, dan jembatan yang dimodifikasi tersebut adalah jembatan Kelvin, yang tidak hanya cocok untuk mengukur nilai hambatan yang rendah tetapi juga memiliki berbagai aplikasi luas di dunia industri.
Mari kita bahas beberapa istilah yang akan sangat membantu kita dalam mempelajari Jembatan Kelvin.
Jembatan :
Jembatan biasanya terdiri dari empat lengan, detektor keseimbangan, dan sumber. Mereka bekerja berdasarkan konsep teknik titik nol. Mereka sangat berguna dalam aplikasi praktis karena tidak perlu membuat meter yang tepat linier dengan skala yang akurat. Tidak diperlukan pengukuran tegangan dan arus, yang diperlukan hanyalah memeriksa keberadaan atau ketidakhadiran arus atau tegangan. Namun, perhatian utamanya adalah selama titik nol, meter harus mampu mengambil arus yang cukup kecil. Jembatan dapat didefinisikan sebagai pembagi tegangan secara paralel dan perbedaan antara dua pembagi tersebut adalah output kita. Sangat berguna dalam mengukur komponen seperti hambatan listrik, kapasitansi, induktor, dan parameter rangkaian lainnya. Akurasi dari jembatan manapun langsung terkait dengan komponen jembatan.
Titik Nol:
Dapat didefinisikan sebagai titik di mana pengukuran nol terjadi saat pembacaan ammeter atau voltmeter adalah nol.
Sirkuit Jembatan Kelvin
Seperti yang telah kita bahas, Jembatan Kelvin adalah jembatan Wheatstone yang dimodifikasi dan memberikan akurasi tinggi terutama dalam pengukuran hambatan rendah. Sekarang pertanyaan yang mungkin muncul dalam pikiran kita adalah di mana kita perlu modifikasi. Jawaban untuk pertanyaan ini sangat sederhana – yaitu bagian dari kabel dan kontak di mana kita harus melakukan modifikasi karena adanya peningkatan hambatan total.
Mari kita pertimbangkan jembatan Wheatstone yang dimodifikasi atau sirkuit jembatan Kelvin di bawah ini:
Di sini, t adalah hambatan dari kabel.
C adalah hambatan yang tidak diketahui.
D adalah hambatan standar (nilainya diketahui).
Mari kita tandai dua titik j dan k. Jika galvanometer terhubung ke titik j, hambatan t ditambahkan ke D yang menghasilkan nilai C yang terlalu rendah. Sekarang kita hubungkan galvanometer ke titik k, ini akan menghasilkan nilai hambatan C yang tidak diketahui yang tinggi.
Mari kita hubungkan galvanometer ke titik d yang terletak di antara j dan k sehingga d membagi t menjadi rasio t1 dan t2, sekarang dari gambar di atas dapat dilihat bahwa
Kemudian juga keberadaan t1 tidak menyebabkan kesalahan, kita bisa menulis,
Demikian kita dapat menyimpulkan bahwa tidak ada efek dari t (yaitu hambatan kabel). Secara praktis mustahil untuk memiliki situasi seperti itu, namun modifikasi sederhana di atas menunjukkan bahwa galvanometer dapat dihubungkan antara titik-titik j dan k untuk mendapatkan titik nol.
Jembatan Kelvin Ganda
Mengapa disebut jembatan ganda? Karena mencakup set kedua lengan rasio seperti yang ditunjukkan di bawah ini:
Dalam hal ini, lengan rasio p dan q digunakan untuk menghubungkan galvanometer pada titik yang benar antara j dan k untuk menghilangkan efek kabel penghubung hambatan listrik t. Dalam kondisi keseimbangan, penurunan tegangan antara a dan b (yaitu E) sama dengan F (penurunan tegangan antara a dan c)
Untuk defleksi galvanometer nol, E = F
Kita kembali mencapai hasil yang sama – t tidak memiliki efek. Namun persamaan (2) berguna karena memberikan kesalahan ketika:
Pernyataan: Hormati aslinya, artikel yang baik layak dibagikan, jika ada pelanggaran silakan hubungi untuk menghapus.
