Jambatan adalah sebuah litar elektrik yang terdiri daripada tiga cabang yang disambungkan pada titik yang sama dan jambatan tengah yang ada dapat disesuaikan. Mereka digunakan terutamanya di Makmal elektrik untuk mengukur pelbagai parameter dan dalam aplikasi seperti penyaringan, linear dan tidak linear , dan lain-lain. Jambatan dikelaskan kepada dua jenis iaitu Jambatan DC seperti Wheatstone Bridge, Kelvin Double Bridge, Mega Ohm Bridge dan AC jambatan seperti Inductance, Capacitance, Frequency. Untuk mengukur nilai rintangan kecil seperti 1 ohm, kita boleh menggunakan ohmmeter atau jambatan Wheatstone, tetapi sekiranya nilai rintangan kurang dari 1 ohm, sukar untuk diukur. Oleh itu, kita mengalihkan nilai yang lebih rendah dari perintang yang tidak diketahui, 2 perintang ketepatan, dan ammeter arus tinggi untuk membentuk perintang empat terminal, di mana arus mengalir melalui litar, maka penurunan voltan di perintang dapat diukur dengan menggunakan galvanometer , yang bersama-sama adalah perintang empat terminal yang disebut jambatan kelvin.
Apakah Jambatan Berkembar Kelvin?
Definisi: Jambatan kelvin atau jambatan ganda kelvin adalah versi yang diubah suai Jambatan batu gandum , yang dapat mengukur nilai rintangan dalam julat antara 1 hingga 0,00001 ohm dengan ketepatan tinggi. Ia dinamakan kerana menggunakan set lengan nisbah dan galvanometer lain untuk mengukur nilai rintangan yang tidak diketahui. Operasi asas jambatan ganda Kelvin dapat difahami dari asas pembinaan dan operasi jambatan kelvin.
Prinsip Jambatan Kelvin
Jambatan Wheatstone digunakan untuk mengukur rintangan sama dengan atau lebih besar daripada 1 - ohm, tetapi jika kita ingin mengukur rintangan di bawah 1 - ohm, menjadi sukar kerana petunjuk yang disambungkan ke galvanometer menambah rintangan peranti sepanjang dengan rintangan petunjuk membawa kepada variasi dalam pengukuran nilai rintangan sebenar. Oleh itu untuk mengatasi masalah ini, kita dapat menggunakan jambatan yang diubah suai yang disebut kelvin bridge.
Derivasi untuk Mencari Nilai Rintangan Tidak Diketahui
Jambatan Kelvin mempunyai rintangan 'r' yang menghubungkan 'R' (tidak diketahui perintang ) ke perintang standard 'S'. Nilai rintangan dapat dilihat di galvanometer (dari 'm hingga n'). Sekiranya penunjuk di galvanometer menunjukkan pada “m”. Ini bermaksud, nilai rintangan kurang dan jika penunjuk menunjukkan pada “n” bermaksud nilai rintangan tinggi. Oleh itu, dengan menghubungkan galvanometer ke 'm dan n', kita memilih titik perantaraan 'd' lain di jambatan kelvin seperti yang ditunjukkan dalam rajah
Jambatan Kelvin
Nilai rintangan dapat dikira seperti berikut
r1 / r2 = P / Q ………… (1)
R + r1 = (P / Q) * (S + r2)
Dari mana 1
r 1 / (r1 + r2) = P / (P + Q)
r1 = [P / (P + Q)] .r
kami tahu itu 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)
Dari persamaan di atas, kita dapat mengatakan bahawa dengan menghubungkan galvanometer pada titik 'd' tidak akan ada pengaruh dalam pengukuran nilai rintangan yang sebenarnya, tetapi satu-satunya kelemahan proses ini adalah bahawa ia sukar dilaksanakan, oleh itu kita menggunakan jambatan berkembar Kelvin untuk mendapatkan nilai rintangan rendah yang tepat.
Litar Diagram Kelvin Double Bridge
Pembinaan jambatan berkembar Kelvin serupa dengan jambatan batu gandum, tetapi satu-satunya perbezaan ialah ia terdiri dari 2 lengan 'P & Q', 'p & q' di mana lengan 'p & q' disambungkan ke salah satu hujung galvanometer, di 'd' dan 'P & Q' disambungkan ke hujung galvanometer yang lain, di 'b'. Sambungan ini meminimumkan kesan penyambungan plumbum dan perintang yang tidak diketahui R & perintang standard S diletakkan di antara 'm dan n', dan 'a dan c'.
Litar Jambatan Berkembar Kelvin
Derivasi
Nisbah p / q = P / Q,
Di bawah arus keadaan seimbang dalam galvanometer = 0
Perbezaan potensi pada a & b = penurunan voltan antara 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)
Apabila galvanometer menunjukkan sifar maka
( 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)]
Kami tahu itu P / Q = p / q
R = (P / Q) * S ...... (5)
Untuk memperoleh hasil yang sempurna, nisbah lengan harus dijaga sama dan medan elektromagnetik termo-elektrik yang diinduksi di jambatan semasa mengambil bacaan dapat dikurangkan dengan menukar polaritas sambungan. Oleh itu, nilai rintangan yang tidak diketahui dapat diperoleh dari kedua lengan. Biasanya, ia mengukur 1 - 0,00001 ohm dengan ketepatan ± 0,05% hingga ± 0,2%, untuk mencapai kepekaan arus yang akan dibekalkan harus besar.
Kelebihan
Kelebihannya adalah
- Ia dapat mengukur nilai rintangan dalam lingkungan 0.1 µA hingga 1.0 A.
- Penggunaan kuasa kurang
- Mudah dalam pembinaan
- Sensitiviti tinggi.
Kekurangan
Kelemahannya adalah
- Untuk mengetahui sama ada jambatan itu seimbang atau tidak, galvanometer sensitif digunakan.
- Untuk mendapatkan kepekaan peranti yang baik, arus tinggi diperlukan.
- Penyesuaian manual dibuat secara berkala apabila diperlukan.
Permohonan
Aplikasi jambatan berkembar Kelvin adalah
- Ia digunakan untuk mengukur rintangan wayar yang tidak diketahui.
Soalan Lazim
1). Apakah jenis jambatan yang berbeza?
Jambatan biasanya dikelaskan kepada dua jenis iaitu Jambatan DC (Wheatstone Bridge, Kelvin Double Bridge, Mega Ohm Bridge) dan AC bridge (Inductance, Capacitance, Frequency).
2). Mengapa jambatan berkembar Kelvin digunakan?
Jambatan berkembar Kelvin adalah bentuk jambatan Wheatstone yang diubah suai, yang digunakan untuk mengukur nilai rintangan yang lebih rendah dalam julat 1 hingga 0,00001 ohm.
3). Mengapa jambatan berkembar Kelvin digunakan untuk mengukur rintangan rendah?
Semasa mengukur nilai rintangan rendah, rintangan sentuhan dan plumbum menyebabkan kesalahan membaca yang ketara, maka untuk mengatasi ralat ini digunakan kelvin double bridge.
4). Apakah perbezaan antara Wheatstone dan Kelvin Double Bridge?
Jambatan Wheatstone mengukur rintangan lebih besar daripada atau sama dengan 1 - ohm dengan mengimbangkan litar, sedangkan jambatan ganda Kelvin diubah bentuk Wheatstone, yang digunakan untuk mengukur nilai rintangan yang lebih rendah dalam julat 1 hingga 0,00001 ohm.
5). Apabila jambatan seimbang, berapa banyak arus yang mengalir melalui galvanometer?
‘0’ arus sifar mengalir melalui jambatan ketika jambatan seimbang.
6). Apakah kesan rintangan beban dan sentuhan di jambatan kelvin?
Tidak ada kesan rintangan beban dan sentuhan di jambatan Kelvin kerana jambatan itu bebas daripada rintangan beban dan hubungan.
7). Apakah ketepatan Kelvin Double Bridge?
Nilai rintangan yang tidak diketahui dapat diperoleh dari dua lengan jambatan ganda Kelvin, biasanya, ia mengukur 1- 0,00001 ohm dengan ketepatan ± 0,05% hingga ± 0,2%.
Jambatan adalah litar elektrik, yang digunakan di Laborites untuk mengukur pelbagai parameter. Mereka biasanya dikelaskan kepada dua jenis iaitu DC (Wheatstone Bridge, Kelvin Double Bridge, Mega Ohm Bridge) dan AC bridge (Inductance, Capacitance, Frequency). Artikel ini memberikan gambaran umum mengenai jambatan berkembar Kelvin, a jambatan kelvin atau kelvin double bridge adalah versi yang diubahsuai dari Wheatstone bridge, yang dapat mengukur nilai rintangan dalam julat antara 1 hingga 0.00001 ohm dengan ketepatan ± 0.05% hingga ± 0.2%. Kelebihan utama jambatan ini ialah ia dapat mengukur nilai rintangan yang kecil sekalipun.
