Kelvin Bridge

Definitie: De Kelvin-brug of Thompson-brug wordt gebruikt voor het meten van de onbekende weerstanden met een waarde van minder dan 1Ω. Het is de gewijzigde vorm van de Wheatstone-brug.

Wat heeft Kelvin Bridge nodig?

Gebruik van een Wheatstone-brug voor het meten van de weerstand van enkele ohm tot enkele kilo-ohm. Maar er treedt een fout op in het resultaat wanneer deze wordt gebruikt voor het meten van de lage weerstand. Dit is de reden waardoor de brug van Wheatstone wordt gewijzigd en de Kelvin-brug wordt verkregen. De Kelvin-brug is geschikt voor het meten van de lage weerstand.

Wijziging van de Wheatstone-brug

In Wheatstone Bridge, tijdens het meten van delage waarde weerstand, de weerstand van hun lood en contacten verhoogt de weerstand van hun totale gemeten waarde. Dit kan gemakkelijk worden begrepen met behulp van het schakelschema.

De r is de weerstand van de contacten die de verbinding maken onbekende weerstand R naar de standaard weerstand S. De ‘M’ en ‘N’ toon het bereik waartussen de galvanometer is aangesloten voor het verkrijgen van een nulpunt.

Wanneer de galvanometer is verbonden met punt 'm',de leidingweerstand r wordt toegevoegd aan de standaardweerstand S. Daardoor verkrijgt de zeer lage indicatie voor onbekende weerstand R. En als de galvanometer verbonden is met punt n, voegt de r toe aan de R en daardoor wordt de hoge waarde van onbekende weerstand verkregen . Op de punten n en m wordt dus een zeer hoge of zeer lage waarde van onbekende weerstand verkregen.

Dus in plaats van de galvanometer van punt, m en n te verbinden, kiezen we een willekeurig tussenpunt, zeg d waar de weerstand van lood r in twee gelijke delen is verdeeld, d.w.z.₁ en r₂

De aanwezigheid van r₁ veroorzaakt geen fout in de meting van onbekende weerstand.

Uit vergelijking (1), krijgen we

zoals

De bovenstaande vergelijking laat zien dat als de galvanometer op punt d aansluit, de weerstand van lood de resultaten niet zal beïnvloeden.

Het bovengenoemde vermeldingsproces is praktisch nietmogelijk te implementeren. Voor het verkrijgen van het gewenste resultaat verbindt de werkelijke weerstand van de exacte verhouding tussen het punt m en n en verbindt de galvanometer zich op de kruising van de weerstand.

Kelvin Double Bridge Circuit

De verhouding van de armen p en q worden gebruikt om de galvanometer op de juiste plaats te verbinden tussen het punt j en k. De j en k verminderen het effect van het verbinden van de lead. De P en Q is de eerste verhouding van de arm en p en q is de tweede armverhouding.

De galvanometer is verbonden tussen de armen pen q op een punt d. Het punt d plaatst in het midden van de weerstand r tussen het punt m en n voor het verwijderen van het effect van de verbindingsdraadweerstand die is geplaatst tussen de onbekende weerstand R en standaardweerstand S.

De verhouding van p / q wordt gelijk gemaakt aan de P / Q. Onder de balansconditie stroomt er nulstroom door de galvanometer. Het potentiaalverschil tussen het punt a en b is gelijk aan het spanningsverlies tussen de punten E_amd.

Nu,

Voor doorbuiging van nul galvanometers,

Zoals we weten, P / Q = p / q dan wordt bovenstaande vergelijking

De bovenstaande vergelijking is de werkvergelijking van de Kelvins-brug. De vergelijking laat zien dat het resultaat van de dubbele Kelvin-brug vrij is van de impact van de aansluitende kabelweerstand.

Voor het verkrijgen van het juiste resultaat, is het zeeressentieel dat de verhouding van hun armen gelijk is. De ongelijke armverhouding veroorzaakt de fout in het resultaat. Ook moet de waarde van weerstand r minimaal worden gehouden om het exacte resultaat te verkrijgen.

De thermo-elektrische EMF induceert in de brugtijdens het lezen. Dit effect kan worden verminderd door de weerstand te meten met de omgekeerde batterijaansluiting. De werkelijke waarde van de weerstand wordt verkregen door het nemen van de middelen van de twee.

Beperkingen van Kelvins Bridge

1. De gevoelige galvanometer wordt gebruikt voor het detecteren van de balansconditie.
2. De hoge meetstroom is vereist voor het verkrijgen van de goede gevoeligheid.

Tegenwoordig wordt de Kelvins-brug vervangen door de Kelvin-brug-ohmmeter.