Litar Jambatan Kelvin | Jambatan Kelvin Berganda
Sebelum kita memperkenalkan Jambatan Kelvin, sangat penting untuk mengetahui keperluan jambatan ini, walaupun kita sudah mempunyai jambatan Wheatstone yang mampu mengukur rintangan elektrik dengan tepat (biasanya ketepatan sekitar 0.1%).
Untuk memahami keperluan jambatan Kelvin, kita harus terlebih dahulu mengenali 3 cara penting untuk mengategorikan rintangan elektrik:
Rintangan Tinggi: Rintangan yang lebih besar daripada 0.1 Mega-ohm.
Rintangan Sederhana: Rintangan yang berkisar dari 1 ohm hingga 0.1 Mega-ohm.
Rintangan Rendah: Di bawah kategori ini, nilai rintangan adalah lebih rendah daripada 1 ohm.
Logik melakukan pengelasan ini adalah jika kita ingin mengukur rintangan elektrik, kita perlu menggunakan peranti yang berbeza untuk kategori yang berbeza. Ini bermaksud jika peranti yang digunakan untuk mengukur rintangan tinggi memberikan ketepatan yang tinggi, ia mungkin atau mungkin tidak memberikan ketepatan yang sama tinggi dalam mengukur nilai rintangan yang rendah.
Oleh itu, kita perlu menggunakan pemikiran kita untuk menilai peranti apa yang harus digunakan untuk mengukur nilai rintangan elektrik tertentu. Walau bagaimanapun, terdapat kaedah lain seperti kaedah ammeter-voltmeter, kaedah substitusi, dan sebagainya, tetapi mereka memberikan ralat yang besar berbanding kaedah jambatan dan dielakkan dalam kebanyakan industri.
Sekarang mari kita ingat kembali pengelasan yang telah kita lakukan, semakin kita bergerak dari atas ke bawah, nilai rintangan berkurang, oleh itu, kita memerlukan peranti yang lebih tepat dan teliti untuk mengukur nilai rintangan yang rendah.
Salah satu kelemahan utama jambatan Wheatstone adalah walaupun ia boleh mengukur rintangan dari beberapa ohm hingga beberapa mega-ohm – ia memberikan ralat yang signifikan apabila mengukur rintangan yang rendah.
Oleh itu, kita perlu sedikit modifikasi pada jambatan Wheatstone sendiri, dan jambatan yang dimodifikasi tersebut adalah jambatan Kelvin, yang tidak hanya sesuai untuk mengukur nilai rintangan yang rendah tetapi juga mempunyai pelbagai aplikasi dalam dunia industri.
Mari kita membincangkan beberapa istilah yang akan sangat membantu kita dalam mempelajari Jambatan Kelvin.
Jambatan :
Jambatan biasanya terdiri daripada empat lengan, pengecas keseimbangan, dan sumber. Mereka bekerja berdasarkan konsep teknik titik nol. Mereka sangat berguna dalam aplikasi praktikal kerana tidak perlu membuat meter yang tepat linear dengan skala yang tepat. Tidak diperlukan untuk mengukur voltan dan arus, yang diperlukan hanyalah untuk memeriksa kehadiran atau ketiadaan arus atau voltan. Walau bagaimanapun, masalah utamanya adalah semasa titik nol, meter harus dapat mengambil arus yang agak kecil. Jambatan boleh didefinisikan sebagai pembahagi voltan secara selari dan perbezaan antara dua pembahagi tersebut adalah output kita. Ia sangat berguna dalam mengukur komponen seperti rintangan elektrik, kapasitansi, induktor, dan parameter litar lain. Ketepatan mana-mana jambatan adalah berkaitan langsung dengan komponen jambatan.
Titik Nol:
Ia boleh didefinisikan sebagai titik di mana pengukuran nol berlaku apabila bacaan ammeter atau voltmeter adalah sifar.
Sirkuit Jambatan Kelvin
Seperti yang telah kita bahas, Jambatan Kelvin adalah jambatan Wheatstone yang dimodifikasi dan memberikan ketepatan yang tinggi, terutamanya dalam pengukuran rintangan rendah. Sekarang soalan yang mungkin timbul dalam fikiran kita adalah di manakah kita perlu melakukan modifikasi. Jawapan kepada soalan ini sangat mudah – ia adalah bahagian utama lead dan kontak di mana kita harus melakukan modifikasi kerana ini ada peningkatan dalam rintangan bersih.
Mari kita pertimbangkan jambatan Wheatstone yang dimodifikasi atau sirkuit jambatan Kelvin yang diberikan di bawah:
Di sini, t adalah rintangan lead.
C adalah rintangan yang tidak diketahui.
D adalah rintangan standard (nilai yang diketahui).
Mari kita tandai dua titik j dan k. Jika galvanometer disambungkan ke titik j, rintangan t ditambah ke D yang menghasilkan nilai C yang terlalu rendah. Sekarang kita sambungkan galvanometer ke titik k, ia akan menghasilkan nilai rintangan C yang tidak diketahui yang tinggi.
Mari kita sambungkan galvanometer ke titik d yang terletak di antara j dan k sehingga d membagi t menjadi nisbah t1 dan t2, sekarang dari gambar di atas dapat dilihat bahwa
Kemudian juga kehadiran t1 tidak menyebabkan ralat, kita boleh tulis,
Oleh itu, kita boleh menyimpulkan bahawa tidak ada kesan t (i.e. rintangan lead). Secara praktikal, situasi seperti ini tidak mungkin, namun modifikasi ringkas ini mencadangkan bahawa galvanometer boleh disambungkan antara titik j dan k untuk mendapatkan titik nol.
Jambatan Ganda Kelvin
Mengapa ia dipanggil jambatan ganda? Karena ia melibatkan set kedua lengan nisbah seperti yang ditunjukkan di bawah:
Dalam ini, lengan nisbah p dan q digunakan untuk menghubungkan galvanometer pada titik yang betul antara j dan k untuk menghilangkan kesan lead rintangan elektrik t. Di bawah keadaan keseimbangan, penurunan voltan antara a dan b (i.e. E) adalah sama dengan F (penurunan voltan antara a dan c)
Untuk defleksi galvanometer sifar, E = F
Kita kembali mencapai hasil yang sama – t tidak mempunyai kesan. Walau bagaimanapun, persamaan (2) berguna kerana ia memberikan ralat apabila:
Pernyataan: Hormati asal, artikel yang baik berharga dibagi, jika terdapat pelanggaran silakan hubungi untuk menghapus.
