Eine Brücke ist eine Stromkreis das besteht aus drei Zweigen, die an einem gemeinsamen Punkt verbunden sind und die vorhandene Zwischenbrücke kann einstellbar sein. Sie werden hauptsächlich in einem elektrischen Labor zur Messung verschiedener Parameter und in Anwendungen wie Filtern verwendet. linear und nichtlinear , usw. Brücken Sie werden in zwei Typen eingeteilt: Gleichstrombrücken wie Wheatstone Bridge, Kelvin Double Bridge, Mega Ohm Bridge und AC Bridges wie Induktivität, Kapazität, Frequenz. Für die Messung eines kleinen Widerstandswerts wie 1 Ohm können wir entweder ein Ohmmeter oder eine Wheatstone-Brücke verwenden. In einem Fall, in dem der Widerstandswert weniger als 1 Ohm beträgt, ist die Messung jedoch schwierig. Daher überbrücken wir einen niedrigeren Wert der unbekannten Widerstände, 2 Präzisionswiderstände und ein Hochstromamperemeter, um Widerstände mit vier Anschlüssen zu bilden, bei denen der Strom durch die Schaltung fließt, und dann kann der Spannungsabfall über den Widerständen mit a gemessen werden Galvanometer Dies ist zusammen ein Widerstand mit vier Anschlüssen, der als Kelvin-Brücke bezeichnet wird.
Was ist die Kelvin Double Bridge?
Definition: Eine Kelvin-Brücke oder Kelvin-Doppelbrücke ist eine modifizierte Version der Wheatstone-Brücke , die Widerstandswerte im Bereich zwischen 1 und 0,00001 Ohm mit hoher Genauigkeit messen können. Es wird benannt, weil es einen anderen Satz von Verhältnisarmen und ein Galvanometer verwendet, um den unbekannten Widerstandswert zu messen. Die grundlegende Funktionsweise der Kelvin-Doppelbrücke kann aus der grundlegenden Konstruktion und Funktionsweise der Kelvin-Brücke verstanden werden.
Prinzip der Kelvin-Brücke
Eine Wheatstone-Brücke wird verwendet, um einen Widerstand von 1 Ohm oder mehr zu messen. Wenn wir jedoch den Widerstand unter 1 Ohm messen möchten, wird dies schwierig, da die an das Galvanometer angeschlossenen Leitungen den Widerstand des Geräts addieren Der Widerstand der Leitungen führt zu Abweichungen bei der Messung des tatsächlichen Widerstandswerts. Um dieses Problem zu lösen, können wir daher eine modifizierte Brücke verwenden, die Kelvin-Brücke genannt wird.
Ableitung zum Ermitteln eines unbekannten Widerstandswerts
Die Kelvin-Brücke hat den Widerstand „r“, der „R“ verbindet (unbekannt) Widerstand ) zum Standardwiderstand „S“. Der Widerstandswert kann im Galvanometer angezeigt werden (von „m bis n“). Wenn der Zeiger im Galvanometer auf „m“ zeigt. Dies bedeutet, dass der Widerstandswert kleiner ist und wenn der Zeiger auf „n“ zeigt, bedeutet dies, dass der Widerstandswert hoch ist. Daher wählen wir durch Verbinden des Galvanometers mit „m und n“ einen anderen Zwischenpunkt „d“ in der Kelvin-Brücke, wie in der Abbildung gezeigt
Kelvin-Brücke
Der Widerstandswert kann wie folgt berechnet werden
r1 / r2 = P / Q ………… (1)
R + r1 = (P / Q) * (S + r2)
Woher von 1
r 1 / (r1 + r2) = P / (P + Q)
r1 = [P / (P + Q)] .r
Wir wissen das r1 + r2 = r
r2 = [Q / (P + Q)] .r
R + [P / (P + Q)] * r = P / Q [S + (Q / (P + Q) * r)]
R = (P / Q) * S …………. (2)
Aus der obigen Gleichung können wir sagen, dass durch Anschließen des Galvanometers am Punkt 'd' keine Auswirkung auf die Messung des tatsächlichen Widerstandswerts entsteht, aber der einzige Nachteil dieses Prozesses besteht darin, dass es schwierig zu implementieren ist, daher verwenden wir eine Kelvin-Doppelbrücke für einen genauen niedrigen Widerstandswert.
Schaltplan der Kelvin Double Bridge
Die Konstruktion der Kelvin-Doppelbrücke ähnelt der Weizensteinbrücke, der einzige Unterschied besteht darin, dass sie aus zwei Armen „P & Q“ und „P & Q“ besteht, wobei der Arm „P & Q“ mit einem Ende der Brücke verbunden ist Das Galvanometer bei 'd' und 'P & Q' ist mit einem anderen Ende des Galvanometers bei 'b' verbunden. Diese Verbindung minimiert den Effekt des Verbindens der Leitung und der unbekannte Widerstand R & a Standardwiderstand S wird zwischen 'm und n' und 'a und c' platziert.
Kelvin Double Bridge Circuit
Ableitung
Das Verhältnis p / q = P / Q,
Unter ausgeglichenen Bedingungen Strom im Galvanometer = 0
Potentialdifferenz bei a & b = Spannungsabfall zwischen Eamd.
Eab = [P / P + Q] Eac
Eac = I [R + S + [(p + q) r] / [p + q + r]] ………… (3)
Eamd = I [R + (p / (p + q)) * {(p + q) r / (p + q + r)}]
Eac = I [p r / (p + q + r)] ……… (4)
Wenn das Galvanometer Null anzeigt, dann
(( P / P + Q) * I [R + (p / (p + q)) * {(p + q) r / (p + q + r)}] = I [pr / (p + q + r) ]]
R = (P / R) · S + p r / (p + q + r) [(P / Q) - (p / q)]
Wir wissen das P / Q = p / q
R = (P / Q) * S ……. (5)
Um perfekte Ergebnisse zu erzielen, sollte das Armverhältnis gleich gehalten werden und das thermoelektrische elektromagnetische Feld, das während der Messung in der Brücke induziert wird, kann durch Vertauschen der Polarität der Verbindung verringert werden. Daher kann der unbekannte Widerstandswert von den beiden Armen erhalten werden. Typischerweise misst es 1 - 0,00001 Ohm mit einer Genauigkeit von ± 0,05% bis ± 0,2%, um eine Empfindlichkeit zu erreichen, sollte der zu liefernde Strom groß sein.
Vorteile
Die Vorteile sind
- Es kann den Widerstandswert im Bereich von 0,1 uA bis 1,0 A messen.
- Der Stromverbrauch ist geringer
- Einfach im Aufbau
- Die Empfindlichkeit ist hoch.
Nachteile
Die Nachteile sind
- Um zu wissen, ob die Brücke ausgewuchtet ist oder nicht, wird das empfindliche Galvanometer verwendet.
- Um eine gute Empfindlichkeit des Geräts zu erhalten, ist ein hoher Strom erforderlich.
- Manuelle Anpassungen sind bei Bedarf regelmäßig vorzunehmen.
Anwendungen
Die Anwendung der Kelvin-Doppelbrücke ist
- Es wird verwendet, um den unbekannten Widerstand eines Drahtes zu messen.
FAQs
1). Was sind die verschiedenen Arten von Brücken?
Brücken werden normalerweise in zwei Typen eingeteilt: Gleichstrombrücke (Wheatstone-Brücke, Kelvin-Doppelbrücke, Mega-Ohm-Brücke) und Wechselstrombrücke (Induktivität, Kapazität, Frequenz).
2). Warum wird die Kelvin-Doppelbrücke verwendet?
Die Kelvin-Doppelbrücke ist eine modifizierte Form der Wheatstone-Brücke, mit der niedrigere Widerstandswerte im Bereich von 1 bis 0,00001 Ohm gemessen werden.
3). Warum wird die Kelvin-Doppelbrücke zur Messung des geringen Widerstands verwendet?
Während der Messung des niedrigen Widerstandswerts verursachen der Kontakt- und Leitungswiderstand einen signifikanten Lesefehler, daher wird zur Überwindung dieses Fehlers eine Kelvin-Doppelbrücke verwendet.
4). Was ist der Unterschied zwischen der Wheatstone und der Kelvin Double Bridge?
Die Wheatstone-Brücke misst den Widerstand größer oder gleich 1 - Ohm durch Ausgleich der Schaltung, während die Kelvin-Doppelbrücke eine modifizierte Form von Wheatstone ist, mit der niedrigere Widerstandswerte im Bereich von 1 bis 0,00001 Ohm gemessen werden.
5). Wenn die Brücke ausgeglichen ist, wie viel Strom fließt durch das Galvanometer?
Wenn die Brücke ausgeglichen ist, fließt der Nullstrom „0“ durch die Brücke.
6). Wie wirken sich Last und Kontaktwiderstand auf die Kelvinbrücke aus?
Es gibt keine Auswirkung von Last und Kontaktwiderstand in der Kelvin-Brücke, da die Brücke unabhängig von Last und Kontaktwiderstand ist.
7). Was ist die Genauigkeit der Kelvin Double Bridge?
Der unbekannte Widerstandswert kann aus den beiden Armen der Kelvin-Doppelbrücke erhalten werden. Er misst typischerweise 1 bis 0,00001 Ohm mit einer Genauigkeit von ± 0,05% bis ± 0,2%.
Eine Brücke ist ein Stromkreis, der in Laborites zur Messung verschiedener Parameter verwendet wird. Sie werden normalerweise in zwei Typen eingeteilt: Gleichstrombrücken (Wheatstone-Brücke, Kelvin-Doppelbrücke, Mega-Ohm-Brücke) und Wechselstrombrücken (Induktivität, Kapazität, Frequenz). Dieser Artikel gibt einen Überblick über die Kelvin-Doppelbrücke, a Kelvin-Brücke oder Kelvin Double Bridge ist eine modifizierte Version der Wheatstone Bridge, die Widerstandswerte im Bereich zwischen 1 und 0,00001 Ohm mit einer Genauigkeit von ± 0,05% bis ± 0,2% messen kann. Der Hauptvorteil dieser Brücke besteht darin, dass sie auch kleine Widerstandswerte messen kann.
