Kelvinbrugcircuit | Dubbele Kelvinbrug

Voordat we de Kelvin Bridge introduceren, is het zeer belangrijk om te weten waarom deze brug nodig is, ook al hebben we de Wheatstonebrug die in staat is om elektrische weerstand nauwkeurig te meten (meestal met een nauwkeurigheid van ongeveer 0,1%).

Om de noodzaak van de Kelvin bridge te begrijpen, moeten we eerst drie belangrijke manieren herkennen om elektrische weerstand te categoriseren:

1. Hoge Weerstand: Weerstand die groter is dan 0,1 Mega-ohm.

2. Middelhoogte Weerstand: Weerstand die varieert van 1 ohm tot 0,1 Mega-ohm.

3. Lage Weerstand: Onder deze categorie is de weerstandwaarde lager dan 1 ohm.

De logica achter deze classificatie is dat als we elektrische weerstand willen meten, we verschillende apparaten moeten gebruiken voor verschillende categorieën. Dit betekent dat als het apparaat dat wordt gebruikt voor het meten van hoge weerstand hoge nauwkeurigheid geeft, het wellicht niet zo'n hoge nauwkeurigheid kan geven bij het meten van lage waarden van weerstand.

Dus, we moeten onze hersenen gebruiken om te beoordelen welk apparaat moet worden gebruikt om een bepaalde waarde van elektrische weerstand te meten. Er zijn echter ook andere methoden, zoals de ammeter-voltmeter methode, substitutiemethode, enz., maar deze geven grote fouten vergeleken met de brugmethode en worden in de meeste industrieën vermeden.

Laten we nu nogmaals onze bovenstaande classificatie herinneren, naarmate we van boven naar beneden gaan, neemt de waarde van de weerstand af, dus hebben we een nauwkeuriger en preciezer apparaat nodig om lage waarden van weerstand te meten.

Een van de belangrijkste nadelen van de Wheatstonebrug is dat hoewel het de weerstand kan meten van enkele ohms tot enkele mega-ohms – het significante fouten geeft bij het meten van lage weerstanden.

Dus, we hebben enige aanpassing nodig in de Wheatstonebrug zelf, en de zo verkregen aangepaste brug is de Kelvin bridge, die niet alleen geschikt is voor het meten van lage waarden van weerstand, maar ook een breed scala aan toepassingen heeft in de industriële wereld.

Laten we enkele termen bespreken die zeer nuttig zullen zijn bij het bestuderen van de Kelvin Bridge.

Brug :
Bruggen bestaan meestal uit vier armen, een balansdetector en een bron. Ze werken op het concept van de nulpunten techniek. Ze zijn zeer nuttig in praktische toepassingen omdat er geen behoefte is aan een meter die nauwkeurig lineair is met een accurate schaal. Er is geen behoefte aan het meten van de spanning en stroom, de enige behoefte is om de aanwezigheid of afwezigheid van stroom of spanning te controleren. Het belangrijkste punt is dat de meter tijdens het nulpunt in staat moet zijn om vrij kleine stromen op te pikken. Een brug kan worden gedefinieerd als spansingsdelers parallel en het verschil tussen de twee delers is ons uitvoer. Het is zeer nuttig bij het meten van componenten zoals elektrische weerstand, capaciteit, spoel en andere schakelingparameters. De nauwkeurigheid van elke brug hangt direct samen met de brugelementen.

Nulpunt:
Dit kan worden gedefinieerd als het punt waarop de nulmeting optreedt wanneer de lezing van de ammeter of voltmeter nul is.

Kelvin Bridge Schakeling

Zoals we hebben besproken, is de Kelvin Bridge een aangepaste Wheatstonebrug en biedt hoge nauwkeurigheid, vooral bij het meten van lage weerstanden. Nu komt de vraag in ons op waar we de aanpassing nodig hebben. Het antwoord op deze vraag is heel eenvoudig – het is het deel van de leidingen en contacten waar we de aanpassing moeten doen, omdat hierdoor de netto weerstand toeneemt.

Laten we de aangepaste Wheatstonebrug of Kelvin bridge schakeling hieronder beschouwen:

Hierbij is t de weerstand van de leiding.
C is de onbekende weerstand.
D is de standaard weerstand (waarvan de waarde bekend is).
Laten we de twee punten j en k markeren. Als de galvanometer aan het punt j is verbonden, wordt de weerstand t toegevoegd aan D, wat resulteert in een te lage waarde van C. Nu we de galvanometer aan het punt k verbinden, zou dit resulteren in een hoge waarde van de onbekende weerstand C.
Laten we de galvanometer verbinden aan het punt d, dat zich tussen j en k bevindt, zodanig dat d de t verdeelt in de ratio t1 en t2, nu kan uit de bovenstaande figuur worden gezien dat

Dan veroorzaakt de aanwezigheid van t1 geen fout, we kunnen schrijven,

Daaruit kunnen we concluderen dat er geen effect is van t (d.w.z. de weerstand van de leidingen). Praktisch gesproken is het onmogelijk om zo'n situatie te hebben, maar de bovenstaande eenvoudige aanpassing suggereert dat de galvanometer tussen deze punten j en k kan worden verbonden om het nulpunt te verkrijgen.

Kelvin Dubbele Brug

Waarom wordt het een dubbele brug genoemd? Omdat het een tweede set verhoudingsarmen bevat, zoals hieronder wordt getoond:

In dit geval worden de verhoudingsarmen p en q gebruikt om de galvanometer op het juiste punt tussen j en k te verbinden om het effect van de aansluitingsleiding van elektrische weerstand t te verwijderen. Onder evenwichtscondities is de spanningsval tussen a en b (d.w.z. E) gelijk aan F (spanningsval tussen a en c)

Voor nul galvanometerafwijking, E = F

We bereiken opnieuw hetzelfde resultaat – t heeft geen effect. Evenwel is vergelijking (2) nuttig omdat het de fout geeft wanneer:

Verklaring: Respecteer het oorspronkelijke, goede artikelen zijn de elkaar waard om te delen, indien er een inbreuk is neem contact op voor verwijdering.