پل کرکیت اوونز و مزایای آن
ما دارای پلهای مختلفی برای اندازهگیری سپرده و بنابراین عامل کیفیت هستیم، مانند پل هی که بسیار مناسب برای اندازهگیری عامل کیفیت بیش از 10 است، پل مکسول بسیار مناسب برای اندازهگیری عامل کیفیت متوسط در محدوده 1 تا 10 است، و پل اندرسون میتواند با موفقیت برای اندازهگیری سپردههایی در محدوده چند میکرو هنری تا چند هنری استفاده شود. پس نیاز به پل اوون چیست؟.
پاسخ به این سوال بسیار آسان است. ما به یک پل نیاز داریم که بتواند سپرده را در محدوده گستردهای اندازهگیری کند. مدار پلی که این کار را انجام میدهد پل اوون نامیده میشود.
این یک مدار پل AC مانند پل هی و پل مکسول است که از خازن استاندارد، سپردهها و مقاومتهای متغیر استفاده میکند که با منابع AC برای تحریک متصل میشوند. بیایید مدار پل اوون را به طور دقیقتر مطالعه کنیم.
نظریه پل اوون
یک مدار پل اوون در زیر آورده شده است.
منبع AC در نقاط a و c متصل است. قسمت ab شامل یک سپرده با مقاومت محدود است که آن را r1 و l1 نامگذاری میکنیم. قسمت bc شامل مقاومت الکتریکی خالص است که با r3 نشان داده شده و جریان i1 را در نقطه تعادل حمل میکند که مشابه جریان حمل شده توسط قسمت ab است.
قسمت cd شامل یک خازن خالص بدون مقاومت الکتریکی است. قسمت ad شامل مقاومت متغیر و خازن متغیر است و دیتکتور بین b و d متصل است. حالا این پل چگونه کار میکند؟ این پل سپرده را بر اساس ظرفیت خازن اندازهگیری میکند. بیایید یک عبارت برای سپرده این پل بدست آوریم.
در اینجا l1 سپرده ناشناخته است و c2 خازن استاندارد متغیر است.
حالا در نقطه تعادل رابطهای از نظریه پل AC وجود دارد که باید برقرار باشد یعنی:
با قرار دادن مقادیر z1, z2, z3 در معادله بالا بدست میآوریم:
با برابر قرار دادن و جدا کردن بخشهای حقیقی و موهومی عبارتهای l1 و r1 به صورت زیر بدست میآیند:
حالا، نیازی به تغییر مدار وجود دارد تا مقدار افزایشی سپرده محاسبه شود. مدار پل اوون اصلاح شده در زیر آورده شده است:
یک ولتمتر لولهای روی مقاومت r3 قرار داده شده است. مدار از منابع AC و DC موازی تغذیه میشود. سپرده برای محافظت منبع DC از جریان متناوب بسیار بالا استفاده میشود و خازن برای مسدود کردن جریان مستقیم از ورود به منبع AC استفاده میشود. آمپرمتر به صورت سری با باتری متصل شده تا جریان DC مولفه اندازهگیری شود در حالی که مولفه AC میتواند از خواندن ولتمتر (که به DC حساس نیست) متصل شده به مقاومت r3 اندازهگیری شود.
حالا در نقطه تعادل، سپرده افزایشی l1 = r2r3c4
همچنین سپرده
بنابراین نفوذپذیری افزایشی است
N تعداد دوران، A مساحت مسیر فلوکس، l طول مسیر فلوکس، l1 سپرده افزایشی است.
بیایید فشار برق در قسمتهای ab, bc, cd و ad را به ترتیب e1, e3, e4 و e2 نامگذاری کنیم. این به ما کمک میکند تا نمودار فازی را بهتر درک کنیم.
به طور کلی، جریان پسافتادهترین (یعنی i1) به عنوان مرجع برای رسم نمودار فازی انتخاب میشود. جریان i2 عمود بر جریان i1 است و فشار برق روی s1 عمود بر i1 است زیرا یک فشار برق القایی است در حالی که فشار برق روی خازن c2 عمود بر i2 است. در نقطه تعادل e1 = e2 که در شکل نشان داده شده است، حالا نتیجه تمام این فشارهای برق e1, e2, e3, e4 میدهد e.
مزایای پل اوون
