Jembatan Induktansi Kapasitansi Maxwell: Diagram & Aplikasi

Apa Itu Jembatan Maxwell

Jembatan Induktansi Kapasitansi Maxwell (dikenal sebagai Jembatan Maxwell) adalah versi yang dimodifikasi dari jembatan Wheatstone yang digunakan untuk mengukur induktansi sendiri dari rangkaian. Jembatan Maxwell menggunakan metode defleksi nol (juga dikenal sebagai "metode jembatan") untuk menghitung induktansi tidak diketahui dalam rangkaian. Ketika komponen yang dikalibrasi adalah kapasitor paralel dan resistor, jembatan tersebut dikenal sebagai jembatan Maxwell-Wien.

Prinsip kerjanya adalah sudut fase positif impedansi induktif dapat dikompensasi oleh sudut fase negatif impedansi kapasitif ketika diletakkan di lengan yang berlawanan dan rangkaian berada pada resonansi (yaitu, tidak ada beda potensial di seberang detektor dan karenanya tidak ada arus yang mengalir melaluinya). Induktansi yang tidak diketahui kemudian menjadi diketahui dalam hal kapasitansi ini.

Ada dua jenis jembatan Maxwell: jembatan induktor Maxwell, dan jembatan induktor kapasitansi Maxwell. Dalam jembatan induktor Maxwell, hanya induktor dan resistor yang digunakan. Dalam jembatan induktor kapasitansi Maxwell, sebuah kapasitor juga ditambahkan ke rangkaian.

Karena kedua jenis jembatan Maxwell ini didasarkan pada jembatan AC, kita akan terlebih dahulu menjelaskan prinsip kerja jembatan AC sebelum menjelaskan jembatan Maxwell.

Jembatan AC

Jembatan AC terdiri dari sumber, detektor keseimbangan, dan empat lengan. Dalam jembatan AC, keempat lengan mengandung impedansi. Jembatan AC dibentuk dengan mengganti baterai DC dengan sumber AC dan galvanometer dengan detektor jembatan Wheatstone.

Mereka sangat berguna untuk mengetahui induktansi, kapasitansi, faktor penyimpanan, faktor disipasi, dll.

Sekarang mari kita turunkan ekspresi umum untuk keseimbangan jembatan AC. Gambar di bawah menunjukkan jaringan jembatan AC:

Di sini Z1, Z2, Z3 dan Z4 adalah lengan-lengan jembatan.

Sekarang pada kondisi keseimbangan, beda potensial antara b dan d harus nol. Dari ini, ketika penurunan tegangan dari a ke d sama dengan penurunan dari a ke b baik dalam magnitudo maupun fase.
Dengan demikian, kita memiliki dari gambar e1 = e2

Dari persamaan 1, 2, dan 3 kita memiliki Z1.Z4 = Z2.Z3 dan ketika impedansi digantikan oleh admitansi, kita memiliki Y1.Y4 = Y2.Y3.

Sekarang pertimbangkan bentuk dasar jembatan AC. Misalkan kita memiliki rangkaian jembatan seperti yang ditunjukkan di bawah ini,
Dalam rangkaian ini R3 dan R4 adalah tahanan listrik murni. Dengan memasukkan nilai Z1, Z2, Z3 dan Z4 dalam persamaan yang telah kita turunkan di atas untuk jembatan AC.

Sekarang menyamakan bagian real dan imajiner, kita mendapatkan:

Berikut adalah kesimpulan penting yang dapat ditarik dari persamaan di atas:

1. Kita mendapatkan dua persamaan keseimbangan yang diperoleh dengan menyamakan bagian real dan imajiner, ini berarti bahwa untuk jembatan AC, kedua hubungan (yaitu, magnitudo dan fase) harus dipenuhi pada saat yang sama. Kedua persamaan dikatakan independen jika dan hanya jika kedua persamaan mengandung elemen variabel tunggal. Variabel ini bisa induktor atau resistor.

2. Persamaan di atas independen dari frekuensi, yang berarti kita tidak memerlukan frekuensi tepat dari tegangan sumber dan juga gelombang tegangan sumber yang diterapkan tidak perlu sempurna sinusoidal.

Jembatan Maxwell

Ada dua jenis utama Jembatan Maxwell:

1. Jembatan induktor Maxwell

2. Jembatan induktor kapasitansi Maxwell

Jembatan Induktansi Maxwell

Mari kita bahas jembatan induktansi Maxwell. Gambar menunjukkan diagram rangkaian jembatan induktor Maxwell.

Dalam jembatan ini, lengan bc dan cd bersifat resistif murni sementara keseimbangan fase bergantung pada lengan ab dan ad.
Di sini l1 = induktor tidak diketahui dari r1.
l