Một cây cầu là một mạch điện bao gồm ba nhánh được kết nối tại một điểm chung và cầu nối trung gian hiện có có thể điều chỉnh được. Chúng chủ yếu được sử dụng trong Phòng thí nghiệm điện để đo các thông số khác nhau và ứng dụng như lọc, tuyến tính và phi tuyến tính , Vân vân. Cầu được phân thành hai loại, cầu DC như Cầu Wheatstone, Cầu đôi Kelvin, Cầu Mega Ohm và cầu AC như Điện cảm, Điện dung, Tần số. Để đo giá trị điện trở nhỏ như 1 ohm, chúng ta có thể sử dụng ohm kế hoặc cầu Wheatstone, nhưng trong trường hợp giá trị điện trở nhỏ hơn 1 ohm thì sẽ khó đo. Do đó, chúng tôi cắt giá trị thấp hơn của các điện trở chưa xác định, 2 điện trở chính xác và một ampe kế dòng điện cao để tạo thành điện trở bốn đầu, tại đó dòng điện chạy qua mạch, sau đó điện áp rơi trên các điện trở có thể được đo bằng cách sử dụng điện kế , cùng với nhau là một điện trở bốn đầu được gọi là cầu kelvin.
Cầu đôi Kelvin là gì?
Định nghĩa: Cầu kelvin hoặc cầu đôi kelvin là phiên bản sửa đổi của Cầu Wheatstone , có thể đo các giá trị điện trở trong phạm vi từ 1 đến 0,00001 ohms với độ chính xác cao. Nó được đặt tên vì nó sử dụng một bộ tỷ lệ khác và một điện kế để đo giá trị điện trở chưa biết. Hoạt động cơ bản của cầu đôi Kelvin có thể được hiểu từ cấu tạo cơ bản và hoạt động của cầu kelvin.
Nguyên lý của cầu Kelvin
Cầu Wheatstone được sử dụng để đo điện trở bằng hoặc lớn hơn 1 - ohm, nhưng nếu chúng ta muốn đo điện trở dưới 1 - ohm, điều đó trở nên khó khăn vì các dây dẫn được kết nối với điện kế sẽ cộng thêm điện trở của thiết bị. với điện trở của dây dẫn dẫn đến sự thay đổi trong phép đo giá trị thực của điện trở. Do đó để khắc phục vấn đề này, chúng ta có thể sử dụng một loại cầu cải tiến gọi là cầu kelvin.
Động lực để tìm ra giá trị điện trở không xác định
Cầu Kelvin có điện trở “r” kết nối “R” (không xác định điện trở ) đến điện trở tiêu chuẩn 'S'. Giá trị điện trở có thể được xem trong điện kế (từ “m đến n”). Nếu con trỏ trong điện kế hiển thị tại “m”. Nó có nghĩa là, giá trị điện trở nhỏ hơn và nếu con trỏ hiển thị ở “n” có nghĩa là giá trị điện trở cao. Do đó, thay vì kết nối điện kế với “m và n”, chúng tôi chọn một điểm trung gian khác “d” trong cầu kelvin như trong hình
Cầu Kelvin
Giá trị của điện trở có thể được tính như sau
r1 / r2 = P / Q ………… (1)
R + r1 = (P / Q) * (S + r2)
Từ 1
r 1 / (r1 + r2) = P / (P + Q)
r1 = [P / (P + Q)] .r
Chúng ta biết rằng 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)
Từ phương trình trên, chúng ta có thể nói rằng bằng cách nối điện kế tại điểm “d” sẽ không có tác dụng trong việc đo giá trị điện trở thực, nhưng nhược điểm duy nhất của quá trình này là khó thực hiện, do đó chúng ta sử dụng một cầu đôi Kelvin để nhận được giá trị điện trở thấp chính xác.
Sơ đồ mạch của cầu đôi Kelvin
Việc xây dựng cầu đôi Kelvin tương tự như cầu đá lúa mì, nhưng điểm khác biệt duy nhất là nó bao gồm 2 nhánh “P & Q”, “p & q” trong đó nhánh “p & q” được nối với một đầu của điện kế, tại “d” và “P & Q” được kết nối với một đầu khác của điện kế, tại 'b'. Kết nối này giảm thiểu ảnh hưởng của việc kết nối dây dẫn và điện trở không xác định R & một điện trở tiêu chuẩn S được đặt giữa 'm và n', và 'a và c'.
Mạch cầu đôi Kelvin
Nguồn gốc
Tỷ số p / q = P / Q,
Ở điều kiện cân bằng dòng điện trong điện kế = 0
Chênh lệch tiềm năng tại a & b = sụt áp giữa 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)
Khi điện kế hiển thị số 0 thì
( 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)]
Chúng ta biết rằng P / Q = p / q
R = (P / Q) * S ……. (5)
Để có được kết quả hoàn hảo, tỷ lệ nhánh phải được duy trì bằng nhau và trường điện từ nhiệt điện gây ra trong cầu trong khi thực hiện các phép đọc bằng cách hoán đổi các cực của kết nối. Do đó giá trị điện trở chưa biết có thể nhận được từ hai nhánh. Thông thường, nó đo 1 - 0,00001 ohm với độ chính xác ± 0,05% đến ± 0,2%, để đạt được độ nhạy, dòng điện được cung cấp phải lớn.
Ưu điểm
Những ưu điểm là
- Nó có thể đo giá trị điện trở trong khoảng 0,1 µA đến 1,0 A.
- Tiêu thụ điện năng ít hơn
- Đơn giản trong xây dựng
- Độ nhạy cao.
Nhược điểm
Những bất lợi là
- Để biết cầu có cân bằng hay không, người ta dùng điện kế nhạy.
- Để có được độ nhạy tốt của thiết bị, cần phải có dòng điện cao.
- Điều chỉnh thủ công phải được thực hiện định kỳ khi được yêu cầu.
Các ứng dụng
Ứng dụng của cầu đôi Kelvin là
- Nó được sử dụng để đo điện trở chưa biết của dây dẫn.
Câu hỏi thường gặp
1). Các loại cầu khác nhau là gì?
Cầu thường được phân thành hai loại, đó là cầu DC (Cầu Wheatstone, Cầu đôi Kelvin, Cầu Mega Ohm) và Cầu AC (Điện cảm, Điện dung, Tần số).
2). Tại sao cầu đôi Kelvin được sử dụng?
Cầu đôi Kelvin là một dạng sửa đổi của cầu Wheatstone, được sử dụng để đo các giá trị điện trở thấp hơn trong phạm vi từ 1 đến 0,00001 ohms.
3). Tại sao cầu đôi Kelvin được sử dụng để đo điện trở thấp?
Trong khi đo giá trị điện trở thấp, tiếp điểm và điện trở dây dẫn gây ra sai số đáng kể trong việc đọc, do đó để khắc phục lỗi này, cầu đôi kelvin được sử dụng.
4). Sự khác biệt giữa Cầu Đôi Wheatstone và Kelvin là gì?
Cầu Wheatstone đo điện trở lớn hơn hoặc bằng 1 - ohm bằng cách cân bằng mạch, trong khi cầu đôi Kelvin là dạng sửa đổi của Wheatstone, được sử dụng để đo các giá trị điện trở thấp hơn trong phạm vi từ 1 đến 0,00001 ohm.
5). Khi cầu nằm cân bằng thì cường độ dòng điện chạy qua điện kế là bao nhiêu?
Dòng điện bằng không ‘0’ chạy qua cầu khi cầu cân bằng.
6). Tác dụng của tải trọng và điện trở tiếp xúc trong cầu kelvin?
Không có ảnh hưởng của tải trọng và điện trở tiếp xúc trong cầu Kelvin vì cầu không phụ thuộc vào tải trọng và điện trở tiếp xúc.
7). Độ chính xác của Cầu đôi Kelvin là gì?
Giá trị điện trở chưa biết có thể nhận được từ hai nhánh của cầu đôi Kelvin, thông thường, nó đo 1- 0,00001 ohm với độ chính xác ± 0,05% đến ± 0,2%.
Cầu là một mạch điện, được sử dụng trong Phòng thí nghiệm để đo các thông số khác nhau. Chúng thường được phân thành hai loại, đó là DC (Cầu Wheatstone, Cầu đôi Kelvin, Cầu Mega Ohm) và Cầu AC (Điện cảm, Điện dung, Tần số). Bài viết này giới thiệu tổng quan về cầu đôi Kelvin, cầu kelvin hay cầu đôi kelvin là một phiên bản sửa đổi của cầu Wheatstone, có thể đo các giá trị điện trở trong khoảng từ 1 đến 0,00001 ohm’s với độ chính xác ± 0,05% đến ± 0,2%. Ưu điểm chính của cây cầu này là nó có thể đo được giá trị điện trở thậm chí nhỏ.
