Kelvin-híd
Meghatározás: A Kelvin-híd vagy a Thompson-híd az 1Ω-nál kisebb értékű ismeretlen ellenállások mérésére szolgál. Ez a Wheatstone-híd módosított formája.
Mi a szükség a Kelvin-hídra?
A Wheatstone-híd használatával néhány ohm több kiló-ohm ellenállását mérhetjük. De az eredmény akkor jelentkezik, ha az alacsony ellenállás mérésére szolgál. Ez az oka annak, hogy a Wheatstone-híd módosult, és a Kelvin-híd megszerezhető. A Kelvin-híd alkalmas az alacsony ellenállás mérésére.
A Wheatstone-híd módosítása
Wheatstone-hídban, miközben mérjük aaz alacsony értékű ellenállás, az ólom és az érintkezők ellenállása növeli az összes mért értékük ellenállását. Ezt könnyen meg lehet érteni az áramköri diagram segítségével.
A r az az érintkezők ellenállása, amelyek összekapcsolják a ismeretlen ellenállás R hoz S ellenállás. A „M” és „N” azt a tartományt mutatja, amely között a galvanométer csatlakozik a nullpont eléréséhez.
Ha a galvanométert az „m” ponthoz csatlakoztatják,az R ellenállást hozzáadjuk az S ellenálláshoz. Ezáltal a nagyon alacsony jelzés R ismeretlen ellenálláshoz jut. És ha a galvanométer az n ponthoz van csatlakoztatva, akkor az r hozzáadódik az R-hez, és így az ismeretlen ellenállás magas értéke megvan . Tehát n és m pontban nagyon magas vagy nagyon alacsony érték ismeretlen ellenállás érhető el.
Tehát a galvanométer ponttól, m-től és n-től való összekapcsolása helyett bármely d pontot választottunk, ahol d, ahol az r vezető ellenállása két egyenlő részre oszlik, azaz r1 és r2
R jelenléte1 nem okoz hibát az ismeretlen ellenállás mérésekor.
Az (1) egyenletből kapunk
mint
A fenti egyenlet azt mutatja, hogy ha a galvanométer d pontban csatlakozik, akkor az ólomellenállás nem befolyásolja az eredményeket.
A fent említett folyamat gyakorlatilag nemlehetséges. A kívánt eredmény eléréséhez a pontos arány tényleges ellenállása az m és n pont között csatlakozik, és a galvanométer az ellenállás csomópontjánál csatlakozik.
Kelvin kettős híd áramkör
A p és q karok arányát arra használjuk, hogy a galvanométert a j és k pont között a megfelelő helyen csatlakoztassuk. A j és k csökkenti az összekötő vezeték hatását. A P és Q a kar első aránya és p és q a második kararány.
A galvanométer a p karok között van összekötveés q egy d pontban. A d pont a m és n pont között az r ellenállás közepére helyezi el az ismeretlen ellenállás R és az S szabvány ellenállás között elhelyezett összekötő ólomellenállás hatásának eltávolítását.
A p / q aránya megegyezik a P / Q értékkel. Az egyensúlyi állapotban nulla áram folyik keresztül a galvanométeren. Az a és b pont közötti potenciális különbség megegyezik az E pontok közötti feszültségesésselamd.
Most,
Nulla galvanométer eltérítés esetén
Mint tudjuk, P / Q = p / q akkor az egyenlet fölött lesz
A fenti egyenlet a Kelvin-híd működési egyenletei. Az egyenlet azt mutatja, hogy a Kelvin kettős hídból származó eredmény mentes az összekötő ólomellenállás hatásától.
A megfelelő eredmény eléréséhez nagyonalapvető fontosságú, hogy a karjuk aránya egyenlő legyen. Az egyenlőtlen kararány az eredmény hibáját okozza. Az ellenállás r értékét is meg kell őrizni a pontos eredmény eléréséhez.
A termoelektromos EMF a hídon indukálaz olvasás során. Ez a hatás csökkenthető az ellenállás mérésével a hátrameneti akkumulátor csatlakozással. Az ellenállás valós értéke a két eszköz eszközeivel szerezhető be.
A Kelvins-híd korlátai
- Az érzékeny galvanométer a mérlegállapot kimutatására szolgál.
- A nagy érzékenység eléréséhez a nagy mérési áram szükséges.
Napjainkban a kelvins-híd helyébe a Kelvin-híd hangmérő lép.
