Litar yang digunakan untuk mengira yang tidak diketahui rintangan , induktansi, kapasitansi, frekuensi dan induktansi bersama disebut jambatan AC. Litar ini beroperasi dengan isyarat voltan AC. Jambatan ini berfungsi berdasarkan prinsip nisbah keseimbangan impedansi yang diperolehi oleh pengesan nol dan menghasilkan hasil yang tepat. Di beberapa litar, penguat AC boleh digunakan sebagai pengganti pengesan nol. Persamaan keseimbangan yang diperoleh dari litar dapat digunakan untuk menentukan rintangan, kapasitansi, dan induktansi yang tidak diketahui dan juga tidak bergantung pada frekuensi. Jambatan AC digunakan di sistem komunikasi , elektrik kompleks dan litar elektronik dan banyak lagi. Terdapat pelbagai jenis jambatan AC yang digunakan dalam litar elektronik. Mereka adalah jambatan Maxwells, jambatan Maxwells Wein, jambatan Anderson, jambatan Hay, jambatan Owen, jambatan De Sauty, jambatan Schering, dan jambatan siri Wein.
Definisi Jambatan Maxwells
Jambatan Maxwell juga dikenali sebagai jambatan Wein Maxwell atau bentuk yang diubah suai Jambatan batu gandum atau jambatan kapasitansi induktansi Maxwell, terdiri daripada empat lengan yang digunakan untuk mengukur induktansi yang tidak diketahui dari segi kapasitansi dan rintangan yang dikalibrasi. Ia boleh digunakan untuk mengukur nilai induktansi yang tidak diketahui dan membandingkannya dengan nilai standard. Ia berfungsi berdasarkan prinsip perbandingan nilai induktansi yang diketahui dan tidak diketahui.
Ia menggunakan kaedah pesongan nol untuk mengira induktansi dengan kalibrasi selari perintang dan kapasitor. Litar jambatan Maxwell dikatakan bergema jika sudut fasa positif impedans induktif dikompensasi dengan sudut fasa negatif impedans kapasitif (disambungkan di lengan yang berlawanan). Oleh itu tidak akan ada arus yang mengalir melalui litar dan tidak ada potensi melintasi pengesan nol.
Formula Jambatan Maxwells
Sekiranya jambatan maxwell dalam keadaan seimbang, induktansi yang tidak diketahui dapat diukur dengan menggunakan kapasitor standard berubah. Formula jambatan maxwell diberikan sebagai (dari segi induktansi, rintangan, dan kapasitans)
R1 = R2r3 / R4
L1 = R2R3C4
Faktor kualiti litar jambatan Maxwell diberikan sebagai,
Q = ωL1 / R1 = ωC4R4
Litar Jambatan Maxwells
Litar jambatan Maxwell terdiri daripada 4 lengan yang dihubungkan dalam bentuk segiempat sama atau rombus. Dalam litar ini, dua lengan mengandungi satu perintang, satu lagi lengan mengandungi perintang dan induktor dalam kombinasi siri, dan lengan terakhir mengandungi perintang dan kapasitor dalam kombinasi selari. Litar jambatan Maxwell asas ditunjukkan di bawah.
Litar Jambatan Maxwell
Sumber voltan AC dan pengesan nol disambungkan secara pepenjuru ke litar jambatan untuk mengukur nilai induktansi yang tidak diketahui dan dibandingkan dengan nilai yang diketahui.
Persamaan Jambatan Maxwells
Dari litar, AB, BC, CD, dan DA adalah 4 lengan yang dihubungkan dalam bentuk rombus.
AB dan CD adalah perintang R2 dan R3,
BC adalah gabungan siri perintang dan induktor yang diberi sebagai Rx dan Lx.
DA adalah gabungan selari perintang dan kapasitor yang diberi sebagai R1 dan C1
Pertimbangkan Z1, Z2, Z3, dan ZX adalah impedansi 4 lengan litar jambatan. Nilai untuk impedansi ini diberikan sebagai,
Z1 = (R1 + jwL1) [sejak Z1 = R1 + 1 / jwC1]
Z2 = R2
Z3 = R3
ZX = (R4 + jwLX)
Atau
Z1 = R1 selari dengan C1, Y1 = 1 / Z1
Y1 = 1 / R1 + j ωC1
Z2 = R2
Z3 = R3
Zx = Rx dalam siri dengan Lx = Rx + jωLx
Ikuti persamaan keseimbangan litar jambatan AC asas seperti berikut,
Z1Zx = Z2Z3
Zx = Z2Z3 / Z1
Ganti nilai impedansi litar jambatan Maxwell dalam persamaan keseimbangan di atas. Kemudian,
Rx + jωLx = R2R3 ((1 / R1) + jωC1)
Rx + jωLx = R2R3 / R1 + jωC1R2R3
Sekarang persamaan istilah sebenar dan khayalan dari dua persamaan di atas,
Rx = R2R3 / R1 dan Lx = C1R2R3
Q = ωLx / Rx = ωC1R2R3x R1 / R2R3 = ωC1R
Di mana Q = faktor kualiti litar jambatan
Rx = rintangan yang tidak diketahui
Lx = induktansi yang tidak diketahui
R2 dan R3 = ketahanan bukan induktif yang diketahui
C1 = kapasitor disambungkan selari dengan perintang pemboleh ubah R1
Rajah Fasa
Jambatan Maxwell digunakan untuk mengukur induktansi litar yang tidak diketahui dengan menggunakan perintang yang dikalibrasi dan kapasitor . Litar jambatan ini membandingkan nilai induktansi yang diketahui dengan nilai piawai. Gambar rajah fasor jambatan Maxwell litar dalam keadaan keseimbangan ditunjukkan di bawah.
Rajah Fasa
Litar jambatan Maxwell dikatakan berada dalam keadaan seimbang sekiranya peralihan fasa induktor dan kapasitor berlawanan satu sama lain. Ini bermaksud impedans kapasitif dan impedansi induktif diletakkan bertentangan antara satu sama lain di litar jambatan. I3 dan I4 semasa berada dalam fasa dengan I1 dan I2. Dengan memvariasikan impedansi litar jambatan, arus mungkin ketinggalan di belakang isyarat voltan AC yang berlaku.
Kesalahan pengukuran dapat dihilangkan kerana saling induktansi antara kedua indikator tersebut. Oleh kerana kesalahan besar boleh berlaku kerana gandingan antara gegelung di litar. Untuk mencapai keadaan keseimbangan litar, kapasitor dan perintang berubah-ubah disambungkan secara selari. Induktansi yang diukur dalam keadaan keseimbangan tidak bergantung pada frekuensi.
Jenis Jambatan Maxwells
Jenis jambatan yang berbeza adalah
Jambatan Induktansi Maxwells
Litar jambatan jenis ini digunakan untuk mengukur nilai induktansi litar yang tidak diketahui dengan membandingkannya dengan nilai standard induktansi diri. Dua lengan litar jambatan yang dikenali sebagai rintangan bukan-induktif, satu lagi lengan mengandungi induktansi berubah dengan perintang tetap dalam siri, dan satu lagi lengan mengandungi aruhan yang tidak diketahui secara bersiri dengan perintang. Sumber voltan AC dan pengesan nol disambungkan di persimpangan litar. Gambarajah litar ditunjukkan di bawah.
Jambatan Induktansi Maxwell
Pada keadaan keseimbangan, formula untuk litar induktansi Maxwell diberikan sebagai,
Di mana L1 = Aruhan yang tidak diketahui dengan perintang R1
R2 dan R3 adalah rintangan bukan induktif
L2 adalah induktansi pemboleh ubah dengan rintangan tetap r2
R2 adalah perintang berubah-ubah dalam siri dengan L2
Jambatan Kapasiti Induktansi Maxwells
Litar jambatan jenis ini digunakan untuk mengukur nilai induktansi yang tidak diketahui dengan membandingkannya dengan kapasitor standard berubah. Isyarat voltan AC dan pengesan nol disambungkan di persimpangan.
Jambatan Kapasiti Induktansi
Dari litar, kita dapat melihat bahawa,
Satu lengan mengandungi kapasitor standard C1 yang berubah-ubah selari dengan rintangan bukan induktif R1 yang berubah-ubah
Dua lengan yang lain mengandungi perintang bukan induktif R2 dan R3 yang diketahui
Lengan lain mengandungi induktansi Lx yang tidak diketahui dengan perintang Rx dalam siri yang nilainya diukur dan dibandingkan dengan nilai yang diketahui.
Ungkapan untuk kapasitansi induktansi Maxwell diberikan sebagai, (dalam keadaan keseimbangan
Q = faktor kualiti litar jambatan Maxwell
Kelebihan Jambatan Maxwells
Kelebihannya adalah
- Pada keadaan keseimbangan, litar jambatan tidak bergantung pada frekuensi
- Ia membantu mengukur pelbagai nilai induktansi pada frekuensi audio dan kuasa
- Untuk mengukur nilai induktansi secara langsung, skala rintangan yang dikalibrasi digunakan.
- Ia digunakan untuk mengukur julat induktansi yang tinggi dan dibandingkan dengan nilai standard.
Kekurangan Jambatan Maxwells
Kelemahannya adalah
- Kapasitor tetap di litar jambatan Maxwell dapat mewujudkan interaksi antara rintangan dan keseimbangan reaktansi.
- Ia tidak sesuai untuk mengukur faktor kualiti yang tinggi (nilai Q> = 10)
- Kapasitor standard berubah yang digunakan dalam litar sangat mahal.
- Ia tidak digunakan untuk mengukur faktor berkualiti rendah (nilai Q) kerana keadaan keseimbangan litar. Oleh itu ia digunakan untuk gegelung berkualiti sederhana.
Aplikasi Jambatan Maxwells
Permohonan adalah
- Digunakan dalam sistem komunikasi
- Digunakan dalam litar elektronik
- Digunakan dalam litar frekuensi kuasa dan audio
- Digunakan untuk mengukur nilai induktansi litar yang tidak diketahui dan dibandingkan dengan nilai piawai.
- Digunakan untuk mengukur gegelung berkualiti sederhana.
- Digunakan dalam litar penapis, instrumentasi, litar linear dan tak linier
- Digunakan dalam litar penukaran kuasa.
Soalan Lazim
1). Apakah jambatan AC dan DC?
Jambatan AC dan jambatan DC digunakan untuk mengukur komponen yang tidak diketahui seperti induktansi, kapasitansi, dan rintangan. Atau mengukur impedansi litar yang tidak diketahui.
Jenis jambatan ac yang berbeza adalah jambatan Maxwell, jambatan Wien Maxwell, jambatan Anderson, jambatan Hay, jambatan Owen, jambatan De Sauty, jambatan Schering, dan jambatan siri Wein.
Jambatan DC digunakan untuk mengukur rintangan yang tidak diketahui di litar jambatan. Jenis jambatan DC yang berbeza adalah jambatan Wheatstone, jambatan Kelvin, dan jambatan pengukur regangan.
2). Jambatan yang manakah sensitif frekuensi?
Jambatan Wien sensitif terhadap frekuensi.
3). Apakah tujuan litar jambatan?
Tujuan litar jambatan adalah untuk membetulkan arus elektrik dalam bekalan kuasa dan mengukur impedans litar yang tidak diketahui dan membandingkannya dengan nilai yang diketahui.
4). Apakah formula induktansi diri?
Apabila fluks diketahui, formula untuk induktansi diri diberikan sebagai,
L = NΦm / I.
Di mana 'L' adalah induktansi diri dalam Henry
‘Φm’ adalah fluks magnet dalam gegelung
‘N’ adalah bilangan giliran
‘I’ adalah arus yang mengalir melalui gegelung di Amperes.
5). Apakah pengayun RC dan LC?
Pengayun LC menggunakan litar tangki induktor-kapasitor dan ia adalah sejenis pengayun maklum balas positif untuk menghasilkan ayunan berterusan.
Pengayun linier yang menggunakan perintang dan kapasitor untuk membentuk rangkaian RC dengan maklum balas positif disebut pengayun RC. Ia juga dikenali sebagai pengayun sinusoidal.
Oleh itu, ini sahaja gambaran keseluruhan jambatan Maxwell definisi, jenis, formula, persamaan, jenis, aplikasi, kelebihan dan kekurangan litar. Berikut adalah pertanyaan untuk anda, 'apakah jenis litar jambatan lain?'
