Кіл Кельвіна | Подвійний місток Кельвіна
Перед тим, як ми представимо міст Кельвіна, дуже важливо зрозуміти, чому потрібен цей міст, хоча у нас є міст Вітстоуна, який може точно вимірювати електричний опір (зазвичай точність становить близько 0,1%).
Щоб зрозуміти потребу у місті Кельвіна, спочатку треба визнати 3 важливих способи категоризації електричного опору:
Високий опір: Опір, який перевищує 0,1 МОм.
Середній опір: Опір, який від 1 Ом до 0,1 МОм.
Низький опір: Під цією категорією значення опору нижче 1 Ом.
Тепер логіка цієї класифікації полягає в тому, що якщо ми хочемо виміряти електричний опір, ми повинні використовувати різні пристрої для різних категорій. Це означає, що якщо пристрій, який використовується для виміру високого опору, забезпечує високу точність, він може або не може забезпечити таку ж високу точність при вимірюванні низьких значень опору.
Таким чином, ми повинні використовувати свій розум, щоб визначити, який пристрій слід використовувати для виміру певного значення електричного опору. Проте існують й інші методи, такі як метод амперметра-вольтметра, метод заміни тощо, але вони дають велику помилку по відношенню до методу моста і відхиляються у більшості галузей промисловості.
Знову згадаємо нашу класифікацію, згори вниз значення опору зменшується, тому нам потрібні більш точні і точні пристрої для виміру низьких значень опору.
Однією з основних недоліків моста Вітстоуна є те, що, хоча він може вимірювати опір від кількох омів до кількох мегаомів – він дає значні помилки при вимірюванні низьких опорів.
Тому нам потрібна деяка модифікація моста Вітстоуна, і отриманий модифікований міст — це міст Кельвіна, який не тільки підходить для виміру низьких значень опору, але має широкий спектр застосування в промисловому світі.
Давайте обговоримо кілька термінів, які будуть дуже корисними для нас при вивченні моста Кельвіна.
Міст:
Мости зазвичай складаються з чотирьох рукавів, детектора балансу та джерела. Вони працюють на концепції техніки нульового пункту. Вони дуже корисні в практичних застосуваннях, оскільки немає потреби робити вказівник точним і лінійним з точними шкалами. Немає потреби вимірювати напругу і стрім, достатньо лише перевірити наявність або відсутність струму або напруги. Однак головне питання полягає в тому, що під час нульового пункту вказівник повинен бути здатний виявити досить малий струм. Міст можна визначити як поділювачі напруги паралельно, а різниця між двома поділювачами - це наш вивід. Це дуже корисно для виміру компонентів, таких як електричний опір, емфність, індуктивність та інших параметрів схеми. Точність будь-якого моста безпосередньо пов'язана з компонентами моста.
Нульова точка:
Це можна визначити як точку, в якій відбувається нульове вимірювання, коли показання амперметра або вольтметра дорівнює нулю.
Схема моста Кельвіна
Як ми обговорили, міст Кельвіна — це модифікований міст Вітстоуна, який забезпечує високу точність, особливо при вимірюванні низького опору. Тепер питання, яке повинно виникнути у нас, — де потрібна модифікація. Відповідь на це питання дуже проста — це частина проводів та контактів, де ми повинні зробити модифікацію, оскільки через них зростає загальний опір.
Розглянемо модифікований міст Вітстоуна або схему моста Кельвіна нижче:
Тут t — це опір проводу.
C — невідомий опір.
D — стандартний опір (значення якого відоме).
Позначимо дві точки j і k. Якщо гальванометр підключено до точки j, опір t додається до D, що призводить до надто низького значення C. Тепер підключимо гальванометр до точки k, це призведе до завищеного значення невідомого опору C.
Підключимо гальванометр до точки d, яка знаходиться між j і k, так, що d ділить t на співвідношення t1 і t2, тепер з малюнка видно, що
Тоді наявність t1 не вносить помилок, ми можемо записати,
Отже, ми можемо зробити висновок, що наявність t (тобто опір проводів) не має впливу. На практиці неможливо мати таку ситуацію, однак вище зазначена проста модифікація пропонує, що гальванометр можна підключити між цими точками j і k, щоб отримати нульову точку.
Подвійний міст Кельвіна
Чому його називають подвійним мостом? Це тому, що він включає другий набір співвідношення рукавів, як показано нижче:
У цьому співвідношення рукави p і q використовуються для підключення гальванометра до правильного місця між j і k, щоб усунути вплив підключаючих проводів електричного опору t. Під час балансу спад напруги між a і b (тобто E) дорівнює F (спад напруги між a і c)
Для нульового відхилення гальванометра, E = F
Знову ж таки, ми досягаємо того самого результату — t не має впливу. Однак рівняння (2) корисне, оскільки воно дає помилку, коли:
Заява: Поважайте оригінал, добре написані статті варті поширення, якщо є порушення авторських прав, зверніться для видалення.
