Un ponte è un file circuito elettrico che consiste di tre rami che sono collegati in un punto comune e il ponte intermedio che è presente può essere regolabile. Sono principalmente utilizzati in un Laboratorio elettrico per la misurazione di vari parametri e in applicazioni come il filtraggio, lineare e non lineare , eccetera. Ponti sono classificati in due tipi, ponti CC come Wheatstone Bridge, Kelvin Double Bridge, Mega Ohm Bridge e ponti CA come Induttanza, Capacità, Frequenza. Per misurare un piccolo valore di resistenza come 1 ohm, possiamo usare un ohmmetro o un ponte di Wheatstone, ma nel caso in cui il valore di resistenza sia inferiore a 1 ohm, sarà difficile da misurare. Quindi, shuntiamo un valore inferiore dei resistori sconosciuti, 2 resistori di precisione e un amperometro ad alta corrente per formare resistori a quattro terminali, dove la corrente scorre attraverso il circuito, quindi la caduta di tensione attraverso i resistori può essere misurata usando un galvanometro , che insieme è un resistore a quattro terminali chiamato ponte kelvin.
Cos'è il doppio ponte Kelvin?
Definizione: Un ponte kelvin o un doppio ponte kelvin è una versione modificata del Ponte di Wheatstone , che può misurare valori di resistenza nell'intervallo compreso tra 1 e 0,00001 ohm con elevata precisione. È chiamato perché utilizza un altro set di bracci di rapporto e un galvanometro per misurare il valore di resistenza sconosciuto. Il funzionamento di base del doppio ponte Kelvin può essere compreso dalla costruzione e dal funzionamento di base del ponte Kelvin.
Principio del ponte Kelvin
Un ponte di Wheatstone viene utilizzato per misurare la resistenza uguale o superiore a 1 - ohm, ma se vogliamo misurare la resistenza inferiore a 1 - ohm, diventa difficile perché i cavi che sono collegati al galvanometro sommano la resistenza del dispositivo lungo con la resistenza dei cavi che porta alla variazione nella misura del valore effettivo della resistenza. Quindi, per superare questo problema, possiamo usare un ponte modificato chiamato ponte kelvin.
Derivazione per trovare un valore di resistenza sconosciuto
Il ponte Kelvin è di resistenza 'r' che collega 'R' (sconosciuto resistore ) al resistore standard “S”. Il valore di resistenza può essere visualizzato nel galvanometro (da “m an”). Se il puntatore nel galvanometro mostra 'm'. Significa che il valore di resistenza è inferiore e se il puntatore mostra 'n' significa che il valore di resistenza è alto. Quindi piuttosto collegando il galvanometro a 'm e n' scegliamo un altro punto intermedio 'd' nel ponte Kelvin come mostrato in figura
Ponte Kelvin
Il valore della resistenza può essere calcolato come segue
r1 / r2 = P / Q ………… (1)
R + r1 = (P / Q) * (S + r2)
Da dove 1
r 1 / (r1 + r2) = P / (P + Q)
r1 = [P / (P + Q)] .r
lo sappiamo 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)
Dall'equazione di cui sopra, possiamo dire che collegando il galvanometro al punto 'd' non ci sarà alcun effetto nella misurazione del valore di resistenza effettivo, ma l'unico svantaggio di questo processo è che è difficile da implementare, quindi utilizziamo un doppio ponte Kelvin per ottenere un valore di bassa resistenza preciso.
Schema del circuito del doppio ponte Kelvin
La costruzione del doppio ponte Kelvin è simile al ponte in pietra di grano, ma l'unica differenza è che consiste in 2 bracci 'P & Q', 'p & q' dove il braccio 'p & q' è collegato a un'estremità del galvanometro, in 'd' e 'P & Q' è collegato a un'altra estremità del galvanometro, in 'b'. Questa connessione riduce al minimo l'effetto del cavo di collegamento e il resistore sconosciuto R & a un resistore standard S è posto tra 'me n' e 'a e c'.
Circuito a doppio ponte Kelvin
Derivazione
Il rapporto p / q = P / Q,
Nella condizione equilibrata corrente nel galvanometro = 0
Differenza potenziale in a & b = caduta di tensione tra 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)
Quando il galvanometro mostra zero allora
( 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)]
Lo sappiamo P / Q = p / q
R = (P / Q) * S ……. (5)
Per ottenere risultati perfetti, il rapporto bracci deve essere mantenuto uguale e il campo elettromagnetico termoelettrico indotto nel ponte durante le letture può essere ridotto scambiando la polarità del collegamento. Pertanto il valore di resistenza sconosciuto può essere ottenuto dai due bracci. Tipicamente, misura 1 - 0,00001 ohm con una precisione da ± 0,05% a ± 0,2%, per ottenere la sensibilità la corrente da fornire deve essere grande.
Vantaggi
I vantaggi sono
- Può misurare il valore di resistenza nell'intervallo da 0,1 µA a 1,0 A.
- Il consumo di energia è inferiore
- Semplice nella costruzione
- La sensibilità è alta.
Svantaggi
Gli svantaggi sono
- Per sapere se il ponte è bilanciato o no, viene utilizzato il galvanometro sensibile.
- Per ottenere una buona sensibilità del dispositivo, è necessaria una corrente elevata.
- Le regolazioni manuali devono essere effettuate periodicamente quando necessario.
Applicazioni
L'applicazione del doppio ponte Kelvin è
- Viene utilizzato per misurare la resistenza sconosciuta di un filo.
Domande frequenti
1). Quali sono i diversi tipi di ponti?
I ponti sono generalmente classificati in due tipi: ponte CC (ponte di Wheatstone, ponte doppio Kelvin, ponte Mega Ohm) e ponte CA (induttanza, capacità, frequenza).
2). Perché viene utilizzato il doppio ponte Kelvin?
Il doppio ponte Kelvin è una forma modificata del ponte di Wheatstone, che viene utilizzato per misurare valori di resistenza inferiori nell'intervallo da 1 a 0,00001 ohm.
3). Perché il doppio ponte Kelvin viene utilizzato per misurare la bassa resistenza?
Durante la misurazione di un valore di resistenza basso, la resistenza del contatto e del conduttore causa un errore significativo nella lettura, quindi per superare questo errore viene utilizzato il doppio ponte kelvin.
4). Qual è la differenza tra il Wheatstone e il Kelvin Double Bridge?
Il ponte di Wheatstone misura la resistenza maggiore o uguale a 1 - ohm bilanciando il circuito, mentre il doppio ponte Kelvin è una forma modificata di Wheatstone, che viene utilizzata per misurare valori di resistenza inferiori nell'intervallo da 1 a 0,00001 ohm.
5). Quando il ponte è bilanciato, quanta corrente scorre attraverso il galvanometro?
La corrente zero '0' scorre attraverso il ponte quando il ponte è bilanciato.
6). Qual è l'effetto del carico e della resistenza di contatto nel ponte kelvin?
Non vi è alcun effetto del carico e della resistenza di contatto nel ponte Kelvin poiché il ponte è indipendente dal carico e dalla resistenza di contatto.
7). Qual è la precisione di Kelvin Double Bridge?
Il valore di resistenza sconosciuto può essere ottenuto dai due bracci del doppio ponte Kelvin, tipicamente misura 1- 0,00001 ohm con una precisione da ± 0,05% a ± 0,2%.
Un ponte è un circuito elettrico, che viene utilizzato nei Laborites per misurare vari parametri. Di solito sono classificati in due tipi, DC (Wheatstone Bridge, Kelvin Double Bridge, Mega Ohm Bridge) e AC bridge (Inductance, Capacitance, Frequency). Questo articolo fornisce una panoramica del doppio ponte Kelvin, a ponte kelvin o il doppio ponte kelvin è una versione modificata del ponte di Wheatstone, che può misurare valori di resistenza nell'intervallo tra 1 e 0,00001 ohm con una precisione da ± 0,05% a ± 0,2%. Il vantaggio principale di questo ponte è che può misurare anche un piccolo valore di resistenza.
