केल्विन ब्रिज सर्किट | केल्विन डबल ब्रिज
हामी केल्विन ब्रिज परिचय दिन अघि, यस ब्रिजको आवश्यकता के हो भन्ने जान्नुपर्छ, भने हामी व्हीटस्टोन ब्रिज पनि छ जसले विद्युत प्रतिरोध को शुद्धता संग मापन गर्न सक्छ (माथिको शुद्धता लगभग ०.१% छ)।
केल्विन ब्रिजको आवश्यकता बुझ्न अघि, हामीले तीन महत्त्वपूर्ण तरीका जान्नुपर्छ जसले विद्युत प्रतिरोध को वर्गीकरण गर्छ:
उच्च प्रतिरोध: प्रतिरोध जो ०.१ मेगाओह्म भन्दा ठूलो हुन्छ।
मध्यम प्रतिरोध: प्रतिरोध जो १ ओह्म देखि ०.१ मेगाओह्म सम्म हुन्छ।
निम्न प्रतिरोध: यस वर्गमा प्रतिरोधको मान १ ओह्म भन्दा न्यून हुन्छ।
यस वर्गीकरण गर्ने तरिकाले यस बारेमा यो तर्क दिन्छ कि यदि हामी विद्युत प्रतिरोध माप्न चाहन्छौं भने, हामीले विभिन्न वर्गको लागि विभिन्न उपकरणहरू प्रयोग गर्नुपर्छ। यसको अर्थ हो, यदि उपकरण उच्च प्रतिरोध माप्न उच्च शुद्धता दिन्छ, त्यसो भए पनि निम्न मानको प्रतिरोध माप्न त्यस्तो उच्च शुद्धता दिन सकिँदैन।
त्यसैले, हामीले यस बारेमा विचार गर्नुपर्छ कि कुन उपकरण प्रयोग गर्नुपर्छ विशेष विद्युत प्रतिरोधको मापन गर्न। तर अन्य तरीकाहरू पनि छन् जस्तै एमीटर-वोल्टमिटर तरीका, प्रतिस्थापन तरीका आदि तर यी तरीकाहरू ब्रिज तरिकाभन्दा ठूलो त्रुटि दिन्छन् र अधिकांश उद्योगहरूमा यी तरीकाहरू बाहेक छन्।
अब फेरि हामीले यस्तो वर्गीकरण याद गराउँछौं, जस्तै हामी ऊपर तलमा जान्छौं त्यस्तो प्रतिरोधको मान घट्छ, त्यसैले, हामीले निम्न मानको प्रतिरोध माप्न अधिक शुद्ध र निश्चित उपकरणको आवश्यकता हुन्छ।
व्हीटस्टोन ब्रिजको एक प्रमुख दुर्बलता यो हो कि यद्यपि यो केही ओह्म देखि केही मेगाओह्म सम्मको प्रतिरोध माप्न सक्छ – यो निम्न प्रतिरोध माप्न बढी त्रुटि दिन्छ।
त्यसैले, हामीले व्हीटस्टोन ब्रिजमा केही सुधारणा गर्नुपर्छ, र यस्तो सुधारित ब्रिज केल्विन ब्रिज हो, जो निम्न मानको प्रतिरोध माप्न उपयुक्त छ र उद्योग विश्वमा यसको विस्तृत अनुप्रयोग छ।
आइयो केल्विन ब्रिजको अध्ययनमा अत्यन्त सहायक केही पद चर्चा गरौं।
ब्रिज :
ब्रिजमा सामान्यतया चार भुजाहरू, बैलेन्स डिटेक्टर र स्रोत छन्। यी शून्य बिन्दु तकनीकमा काम गर्छन्। यी व्यावहारिक अनुप्रयोगहरूमा धेरै उपयोगी छन् किनकि यसमा मीटरलाई शुद्ध लाइनियर र शुद्ध स्केल बनाउनुको आवश्यकता छैन। यसमा वोल्टेज र विद्युत धारा माप्नुको आवश्यकता छैन, यसको आवश्यकता शून्य बिन्दुमा विद्युत धारा वा वोल्टेजको उपस्थिति वा अनुपस्थिति जाँच्नु हुन्छ। तर मुख्य चिन्ता यो हो कि शून्य बिन्दुमा मीटरले धेरै सानो विद्युत धारा लिन सक्छ। ब्रिजलाई समान्तरमा वोल्टेज विभाजकहरू र दुई विभाजकहरूको फरक रूपमा परिभाषित गर्न सकिन्छ। यो विद्युत प्रतिरोध, क्षमता, इन्डक्टर र अन्य सर्किट पैरामिटरहरू जस्ता घटकहरू माप्न उपयोगी छ। कुनै ब्रिजको शुद्धता ब्रिजका घटकहरूसँग सीधा सम्बन्धित छ।
शून्य बिन्दु:
यो बिन्दु यो बिन्दु हो जहाँ शून्य मापन घटना घट्छ जब एमीटर वा वोल्टमिटरको रीडिंग शून्य हुन्छ।
केल्विन ब्रिज सर्किट
जस्तै हामी चर्चा गरेका छौं, केल्विन ब्रिज एक सुधारित व्हीटस्टोन ब्रिज हो र निम्न प्रतिरोध मापनमा उच्च शुद्धता प्रदान गर्छ। अब हामीले यो प्रश्न उठाउँछौं कि कहाँमा सुधारणा गर्नुपर्छ। यस प्रश्नको उत्तर धेरै सजिलो छ – यो लीड र कन्टकहरूको भागमा हुनुपर्छ किनकि यी भागले नेट प्रतिरोधमा वृद्धि ल्याउँछ।
आइयो निम्न दिएको सुधारित व्हीटस्टोन ब्रिज वा केल्विन ब्रिज सर्किट लिन्छौं:
यहाँ, t लीडको प्रतिरोध हो।
C अज्ञात प्रतिरोध हो।
D विज्ञात प्रतिरोध हो (जसको मान ज्ञात छ)।
हामीले दुई बिन्दु j र k चिन्ह गर्नुहोस्। यदि गल्वानोमिटर j बिन्दुमा जोडिएको छ भने Dमा t प्रतिरोध थपिएको छ जसले C को थोरै मान दिन्छ। अब हामीले गल्वानोमिटरलाई k बिन्दुमा जोडिन्छौं त्यसैले अज्ञात प्रतिरोध C को ठूलो मान दिन्छ।
हामीले गल्वानोमिटरलाई d बिन्दुमा जोडिन्छौं जो j र k बिन्दुको बीचमा छ र जसले t को अनुपात t1 र t2 मा विभाजित गर्छ, अब उपरोक्त चित्रबाट देख्न सकिन्छ कि
त्यसपछि पनि t1 द्वारा कुनै त्रुटि दिइन्छैन, हामी लेख्न सक्छौं,
त्यसैले हामी निष्कर्ष निकाल्न सक्छौं कि t (यानी लीडको प्रतिरोध) को कुनै प्रभाव छैन। व्यावहारिक रूपमा यस्तो स्थिति असम्भव छ तर उपरोक्त सजिलो सुधारणा गल्वानोमिटरलाई j र k बिन्दुको बीचमा जोड्न र शून्य बिन्दु प्राप्त गर्न सुझाउँछ।
केल्विन डबल ब्रिज
यसलाई डबल ब्रिज किन भनिन्छ? किनकि यसमा दोस्रो सेटको अनुपात भुजाहरू छन् जस्तै निम्न दिएको छ:
यहाँ p र q अनुपात भुजाहरू गल्वानोमिटरलाई j र k बिन्दुको बीचमा जोड्न र लीडको विद्युत प्रतिरोध t को प्रभाव हटाउन उपयोग गरिन्छ। बैलेन्स स्थितिमा a र b (यानी E) बीचको वोल्टेज गिरावट F (a र c बीचको वोल्टेज गिरावट) बराबर हुन्छ।
गल्वानोमिटरको शून्य बिन्दुको लागि, E = F
फेरि हामी यसी निष्कर्ष निकाल्नेछौं – t को कुनै प्रभाव छैन। तर समीकरण (२) उपयोगी छ किनकि यसले यस प्रकारको त्रुटि दिन्छ:
थपाउ
