Mfumo wa Kelvin Bridge | Mfumo wa Kelvin Double Bridge
Kabla tukaja Daraja ya Kelvin, ni muhimu sana kujua chanzo cha hii daraja, ingawa tuna daraja ya Wheatstone inayoweza kupimia ujanja wa umeme kwa uhakika (kawaida ni uhakika ya karibu 0.1%).
Kupitia kujua chanzo cha daraja ya Kelvin tunapaswa kwanza kutambua njia tatu muhimu za kuganisha ujanja wa umeme:
Ujanja Mrefu: Ujanja ambao ni zaidi ya 0.1 Mega-ohm.
Ujanja wa Kati: Ujanja ambao unaenda kati ya 1 ohm hadi 0.1 Mega-ohm.
Ujanja Ndogo: Kundi hiki la ujanja ndogo ni chini ya 1 ohm.
Sasa sababu ya kufanya ugawaji huu ni ikiwa tunataka kupima ujanja wa umeme, tunapaswa kutumia vifaa tofauti kwa ajili ya kundi tofauti. Inamaanisha ikiwa vifaa vilivyotumiwa kwa ajili ya kupima ujanja mrefu hutoa uhakika ya juu, vinaweza kutoa au kutoa uhakika hiyo ya juu wakati wa kupima thamani ndogo za ujanja.
Basi, tunapaswa kutumia akili yetu kuhakikisha vifaa gani vinapaswa kutumiwa kwa ajili ya kupima thamani fulani ya ujanja wa umeme. Ingawa kuna njia nyingine kama njia ya ammeter-voltmeter, njia ya substitution na kadhalika, lakini zinatoa hatari kubwa zaidi kuliko njia ya daraja na zinachukuliwa kusisite katika shughuli nyingi za kiuchumi.
Tukaingiza tena ugawaji uliotengenezwa hapo juu, kama tunaruka kutoka juu hadi chini thamani ya ujanja hutokomea, kwa hiyo, tunahitaji vifaa vyenye uhakika na upatikanaji wa uwiano wa kutosha kwa ajili ya kupima thamani ndogo za ujanja.
Moja ya madhara makubwa ya daraja ya Wheatstone ni kwamba ingawa inaweza kupima ujanja kutoka chache ohm hadi mingapi mega ohm – inatoa hatari kubwa wakati wa kupima ujanja ndogo.
Basi, tunahitaji utaratibu wote wa daraja ya Wheatstone, na daraja iliyobadilishwa ambayo imepata ni daraja ya Kelvin, ambayo si tu inapatikana kwa ajili ya kupima thamani ndogo za ujanja bali pia ina maudhui mengi ya matumizi katika ulimwengu wa kiuchumi.
Hebu tuangazie maneno machache ambayo yatasaidia sana katika kujadili daraja ya Kelvin.
Daraja:
Daraja mara nyingi inajumuisha mikono minne, detekta ya mwaka na chanzo. Wanafanya kazi kwa kutumia ufano wa nyumba ya mwisho. Wanapoungwa katika matumizi ya msingi kwa sababu hakuna mahitaji wa kutenga meter kuwa na ukurasa wa uwiano wa kutosha. Hakuna mahitaji wa kupima voltage na current, muhtasari unahitaji tu kukagua upatikanaji au usipo patikanaji. Lakini changamoto kuu ni kwamba wakati wa nyumba ya mwisho meter lazima anaweza kupata current ndogo. Daraja inaweza kutafsiriwa kama voltage dividers kwa pamoja na tofauti kati ya dividers miwili ni matokeo yetu. Ni muhimu sana kwa ajili ya kupima vyanzo kama ujanja wa umeme, capacitance, inductor na vigezo vingine vya mkondo. Uhakika wa daraja yoyote unategemea kwa kiasi kubwa kwa vigezo vya daraja.
Nyumba ya mwisho:
Inaweza kutafsiriwa kama sehemu ambako kupimia ya nyumba ya mwisho inaweza kufanyika wakati kurekodi ya ammeter au voltmeter ni sifuri.
Mkondo wa Daraja ya Kelvin
Kama tulivyodhihirisha, Daraja ya Kelvin ni daraja ya Wheatstone iliyobadilishwa na inatoa uhakika ya juu hasa katika kupima ujanja ndogo. Sasa swali ambalo linapaswa kutokuwa na jibu katika akili yetu ni wapi tutahitaji kubadilisha. Jibu la swali hili ni rahisi sana – ni sehemu ya mikono na majengo ambako tunapaswa kubadilisha kwa sababu ya mikono hayo kunakuwa na ongezeko la ujanja wa mwisho.
Hebu tuangazie daraja ya Wheatstone iliyobadilishwa au mkondo wa daraja ya Kelvin aliyotolewa chini:
Hapa, t ni ujanja wa mikono.
C ni ujanja asiyefafanuliwa.
D ni ujanja wa kihesabu (ambaye thamani yake inajulikana).
Tukaingiza vipindi viwili j na k. Ikiwa galvanometer unatumika kwenye kituo j ujanja t inajumlisha D ambayo huathiri thamani ndogo ya C. Sasa tukaiungana na galvanometer kwenye kituo k itatokana na thamani kubwa ya ujanja asiyefafanuliwa C.
Tukaunganishe galvanometer kwenye kituo d ambayo inalala kati ya j na k kwa njia ya d ikizungusha t kwa uwiano wa t1 na t2, sasa kutoka kwa figu iliyo juu inaweza kuonekana
Kwa hivyo pia upatikanaji wa t1 hauna sababisha hatari, tunaweza kutandika,
Kwa hivyo tunaweza kukata kwa undani kwamba hakuna athari ya t (i.e. ujanja wa mikono). Kwa kawaida ni halisi kutokuwa na hali kama hii lakini utaratibu wa badiliko rahisi huu unaelezea kwamba galvanometer unaweza kuunganishwa kati ya vipindi hivi j na k ili kupata nyumba ya mwisho.
Daraja Mbili ya Kelvin
Kwa nini inaitwa daraja mbili? Ni kwa sababu ina kipengele cha pili cha mikono ya uwiano kama inavyoonyeshwa chini:
Hapa mikono ya uwiano p na q zinatumika kwa ajili ya kuunganisha galvanometer kwenye kituo sahihi kati ya j na k ili kurejesha athari ya mikono ya ujanja t. Kwenye hali ya uwiano sawa voltage drop kati ya a na b (i.e. E) ni sawa na F (voltage drop kati ya a na c)
Kwa galvanometer isiyokuwa na mteremko, E = F
Teneweza kufikia matokeo sawa – t hakuna athari. Ingawa maelezo (2) ni muhimu kwa sababu yanatoa hatari ikiwa:
Taarifa: Respect the original, good articles worth sharing, if there is infringement please contact delete.
