Kelvinbrygga | Dubbel Kelvinbrygga

Innan vi introducerar Kelvin Bridge, är det mycket viktigt att förstå varför denna bro behövs, trots att vi har Wheatstone bridge som kan mäta elektrisk resistans med hög precision (vanligtvis en precision på cirka 0,1%).

För att förstå behovet av Kelvin bridge måste vi först känna igen tre viktiga sätt att kategorisera elektrisk resistans:

1. Hög resistans: Resistans som är större än 0,1 megaohm.

2. Medelhög resistans: Resistans som ligger mellan 1 ohm och 0,1 megaohm.

3. Låg resistans: Under denna kategori ligger resistansvärden under 1 ohm.

Logiken bakom denna klassificering är att om vi vill mäta elektrisk resistans, måste vi använda olika enheter för olika kategorier. Det betyder att om enheten som används för att mäta hög resistans ger hög precision, kan den eller inte ge lika hög precision vid mätning av låga resistansvärden.

Så, vi måste använda vårt huvud för att bedöma vilken enhet som ska användas för att mäta ett visst värde av elektrisk resistans. Det finns dock andra metoder också, som ammeter-voltmeter-metoden, ersättningsmetoden etc, men de ger stora fel jämfört med bro-metoden och undviks i de flesta industrier.

Nu låt oss återigen minnas vår ovanstående klassificering, när vi går från toppen till botten minskar resistansens värde, så vi behöver mer exakt och precist utrustning för att mäta låga resistansvärden.

Ett av de stora nackdelarna med Wheatstone bridge är att även om den kan mäta resistans från några ohm till flera megaohm – ger den betydande fel vid mätning av låga resistanser.

Så, vi behöver en modifiering av Wheatstone bridge självt, och den modifierade bron som erhålls är Kelvin bridge, som inte bara är lämplig för att mäta låga resistansvärden utan har ett brett användningsområde i industriell värld.

Låt oss diskutera några termer som kommer att vara mycket hjälpsamma för oss i studien av Kelvin Bridge.

Bro:
Bror består vanligtvis av fyra armar, balansdetektor och källa. De fungerar enligt nollpunktsprincipen. De är mycket användbara i praktiska tillämpningar eftersom det inte finns något behov av att göra mätaren exakt linjär med en korrekt skala. Det finns inget krav på att mäta spänning och ström, det enda som behövs är att kontrollera närvaron eller frånvaron av ström eller spänning. Dock är det viktigaste att under nollpunkt måste mätaren kunna upptäcka ganska små strömmar. En bro kan definieras som spänningsdelare parallellt och skillnaden mellan de två delarna är vår utdata. Den är mycket användbar för att mäta komponenter som elektrisk resistans, kapacitans, induktor och andra kretsparametrar. Noggrannheten hos en bro är direkt relaterad till brokomponenterna.

Nollpunkt:
Det kan definieras som punkten där nollpunktsmätningen inträffar när läsningen av ammeter eller voltmeter är noll.

Kelvin Bridge Circuit

Som vi har diskuterat är Kelvin Bridge en modifierad Wheatstone bridge och ger hög noggrannhet särskilt vid mätning av låg resistans. Nu uppstår frågan i vårt huvud var vi behöver modifieringen. Svaret på denna fråga är mycket enkelt – det är den delen av ledningar och kontakter där vi måste göra modifieringen eftersom dessa leder till en ökning av nettoresistans.

Låt oss överväga den modifierade Wheatstone bridge eller Kelvin bridge circuit nedan:

Här, t är resistansen i ledningen.
C är den okända resistansen.
D är standardresistansen (vars värde är känt).
Låt oss markera de två punkterna j och k. Om galvanometern ansluts till punkt j läggs resistansen t till D vilket resulterar i för lågt värde av C. Nu ansluter vi galvanometern till punkt k vilket skulle resultera i ett högt värde av den okända resistansen C.
Låt oss ansluta galvanometern till punkt d som ligger mellan j och k så att d delar t i förhållandet t1 och t2, nu kan vi se från figuren ovan att

Då orsakar t1 ingen fel, vi kan skriva,

Så kan vi dra slutsatsen att det inte finns någon effekt av t (dvs. resistansen i ledningarna). Praktiskt sett är det omöjligt att ha en sådan situation, men den enkla modifieringen föreslår att galvanometern kan anslutas mellan dessa punkter j och k för att få nollpunkten.

Kelvin Double Bridge

Varför kallas det dubbelbro? Det beror på att den innehåller en andra uppsättning förhållande-arms som visas nedan:

I detta används förhållande-arms p och q för att ansluta galvanometern vid rätt punkt mellan j och k för att ta bort effekten av anslutande ledning av elektrisk resistans t. Under balansvillkor är spänningsfall mellan a och b (dvs. E) lika med F (spänningsfall mellan a och c)

För noll galvanometeravvikelse, E = F

Återigen når vi samma resultat – t har ingen effekt. Dock är ekvation (2) användbar eftersom den ger fel när:

Uttalande: Respektera originaltexten, bra artiklar är värda att dela, om det finns upphovsrättsskydd kontakta för borttagning.