جسر كامبل

جسر كامبل: التعريف والوظيفة
التعريف
يعد جسر كامبل جسراً كهربائياً متخصصاً مصممًا لقياس المعاوقة المتبادلة غير المعروفة. تشير المعاوقة المتبادلة إلى الظاهرة الفيزيائية التي يحدث فيها تغيير في التيار المتدفق عبر ملف يسبب قوة كهرومتحركة (emf) وبالتالي تيارًا في ملف مجاور. ليس هذا الجسر مفيدًا فقط لتحديد قيم المعاوقة المتبادلة، بل يمكن أيضًا استخدامه لقياس التردد. يقوم بذلك عن طريق ضبط المعاوقة المتبادلة حتى يتم تحقيق نقطة الصفر في دائرة الجسر.
في الهندسة الكهربائية، يعد قياس المعاوقة المتبادلة بدقة أمرًا حاسمًا لفهم التفاعل بين ملفات مختلفة في الدوائر، مثل المحولات وأنظمة التوصيل الاستقرائي والآلات الكهربائية المختلفة. يقدم جسر كامبل طريقة دقيقة وموثوقة لهذه القياسات. عند استخدامه لقياس التردد، يسمح مبدأ اكتشاف نقطة الصفر للمهندسين بإنشاء علاقة بين إعداد المعاوقة المتبادلة وتواتر الإشارة الكهربائية تحت الاختبار.
توضح الرسمة التالية مفهوم المعاوقة المتبادلة، والذي يشكل الأساس لعمل جسر كامبل.

لنفترض:

• M1 تمثل المعاوقة المتبادلة غير المعروفة

• L1تعني المعاوقة الذاتية للثانوي من المعاوقة المتبادلة M1

• M2تعني المعاوقة المتبادلة المتغيرة القياسية

• L2 هي المعاوقة الذاتية للثانوي من المعاوقة المتبادلة M2

• R1, R2, R3, R4 تمثل مقاومات غير استقرائية

تحتاج عملية تحقيق توازن جسر كامبل إلى إجراءين:

الخطوة الأولى: الإعداد الأولي وشرط التوازن الأول

يتم ربط المُكتشف في البداية بين النقاط ‘b’ و ‘d’. في هذا التكوين، تعمل الدائرة بطريقة مشابهة لدائرة المعاوقة الذاتية البسيطة

• الخطوة الأولى للتوازن لجلب الجسر إلى حالة التوازن في المرحلة الأولى، يتم تعديل المقاومات R3 أو R4، بالإضافة إلى R1 و R2. يتضمن هذا العملية تنقيح المعلمات الكهربائية للدائرة، مما يضمن أن تكون الفروقات الكهربائية المحتملة عبر الأجزاء ذات الصلة من الجسر متساوية، كما لو كان يتم ضبط الأوزان على ميزان لتحقيق التوازن.

• الخطوة الثانية للتوازن في المرحلة التالية، يتم إعادة ربط المُكتشف بين النقاط b' و d'. بناءً على التعديلات التي تم إجراؤها في الخطوة الأولى، يتم تغيير المعاوقة المتبادلة القياسية المتغيرة M2 بشكل منهجي. من خلال هذه العملية لتغيير M2 مع الحفاظ على التعديلات السابقة للمقاومات، يتم تحسين التكوين الكهربائي العام للجسر بشكل أكبر. في النهاية، يتم الوصول إلى نقطة التوازن، مما يشير إلى أن الجسر قد حقق حالة التوازن حيث تكون الإشارات الكهربائية في الدائرة متناغمة، ويمكن إجراء قياسات دقيقة للمعاوقة المتبادلة غير المعروفة M1.