Uma ponte é um circuito elétrico que consiste em três ramificações conectadas em um ponto comum e a ponte intermediária que está presente pode ser ajustável. Eles são usados principalmente em um laboratório elétrico para medir vários parâmetros e em aplicações como filtragem, linear e não linear etc. Pontes são classificados em dois tipos: pontes DC como Wheatstone Bridge, Kelvin Double Bridge, Mega Ohm Bridge e pontes AC como indutância, capacitância, freqüência. Para medir um pequeno valor de resistência como 1 ohm, podemos usar um ohmímetro ou uma ponte de Wheatstone, mas em um caso em que o valor da resistência seja inferior a 1 ohm, será difícil medir. Portanto, derivamos um valor mais baixo dos resistores desconhecidos, 2 resistores de precisão e um amperímetro de alta corrente para formar resistores de quatro terminais, onde a corrente flui através do circuito, então a queda de tensão entre os resistores pode ser medida usando um galvanômetro , que juntos são um resistor de quatro terminais denominado ponte Kelvin.
O que é Kelvin Double Bridge?
Definição: Uma ponte Kelvin ou ponte dupla Kelvin é uma versão modificada do Ponte de Wheatstone , que pode medir valores de resistência na faixa de 1 a 0,00001 ohms com alta precisão. Tem esse nome porque usa outro conjunto de braços de razão e um galvanômetro para medir o valor de resistência desconhecido. A operação básica da ponte dupla Kelvin pode ser entendida a partir da construção e operação básicas da ponte Kelvin.
Princípio da Ponte Kelvin
Uma ponte de Wheatstone é usada para medir a resistência igual ou superior a 1 - ohm, mas se quisermos medir a resistência abaixo de 1 - ohm, torna-se difícil porque os fios que estão conectados ao galvanômetro somam a resistência do dispositivo ao longo com a resistência dos cabos levando a variação na medição do valor real da resistência. Portanto, para superar esse problema, podemos usar uma ponte modificada chamada ponte Kelvin.
Derivação para Encontrar Valor de Resistência Desconhecido
A ponte Kelvin é de resistência “r” que liga “R” (desconhecido resistor ) ao resistor padrão “S”. O valor da resistência pode ser visualizado no galvanômetro (de “m a n”). Se o ponteiro no galvanômetro mostrar “m”. Isso significa que o valor da resistência é menor e se o ponteiro mostrar “n” significa que o valor da resistência é alto. Portanto, em vez de conectar o galvanômetro a 'm e n', escolhemos outro ponto intermediário 'd' na ponte Kelvin, como mostrado na figura
Ponte Kelvin
O valor da resistência pode ser calculado da seguinte forma
r1 / r2 = P / Q ………… (1)
R + r1 = (P / Q) * (S + r2)
De onde 1
r 1 / (r1 + r2) = P / (P + Q)
r1 = [P / (P + Q)] .r
nós sabemos isso 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)
A partir da equação acima, podemos dizer que ao conectar o galvanômetro no ponto 'd' não haverá nenhum efeito na medição do valor real da resistência, mas a única desvantagem deste processo é que é difícil de implementar, por isso usamos uma ponte dupla Kelvin para obter valores precisos de baixa resistência.
Diagrama de Circuito da Ponte Dupla de Kelvin
A construção da ponte dupla Kelvin é semelhante à ponte de pedra do trigo, mas a única diferença é que consiste em 2 braços “P & Q”, “p & q” onde o braço “p & q” está conectado a uma extremidade do galvanômetro, em “d” e “P & Q” é conectado a outra extremidade do galvanômetro, em 'b'. Esta conexão minimiza o efeito de conectar o condutor e o resistor desconhecido R & um resistor padrão S é colocado entre ”m e n”, e “a e c”.
Circuito de ponte dupla Kelvin
Derivação
A proporção p / q = P / Q,
Sob a condição balanceada, corrente no galvanômetro = 0
Diferença de potencial em a & b = queda de tensão entre 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 o galvanômetro mostra zero, então
( 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)]
Nós sabemos isso P / Q = p / q
R = (P / Q) * S ……. (5)
Para obter resultados perfeitos, a relação dos braços deve ser mantida igual e o campo eletromagnético termoelétrico induzido na ponte durante a realização das leituras pode ser reduzido trocando a polaridade da conexão. Portanto, o valor de resistência desconhecido pode ser obtido a partir dos dois braços. Normalmente mede 1 - 0,00001 ohm com uma precisão de ± 0,05% a ± 0,2%, para atingir a sensibilidade a corrente a ser fornecida deve ser grande.
Vantagens
As vantagens são
- Ele pode medir o valor da resistência na faixa de 0,1 µA a 1,0 A.
- O consumo de energia é menor
- Simples em construção
- A sensibilidade é alta.
Desvantagens
As desvantagens são
- Para saber se a ponte está balanceada ou não, utiliza-se o galvanômetro sensível.
- Para obter boa sensibilidade do dispositivo, é necessária uma alta corrente.
- Ajustes manuais devem ser feitos periodicamente, quando necessário.
Formulários
A aplicação da ponte dupla Kelvin é
- É usado para medir a resistência desconhecida de um fio.
FAQs
1). Quais são os diferentes tipos de pontes?
As pontes são geralmente classificadas em dois tipos: ponte DC (ponte Wheatstone, ponte dupla Kelvin, ponte Mega Ohm) e ponte AC (indutância, capacitância, frequência).
2). Por que a ponte dupla Kelvin é usada?
A ponte dupla Kelvin é uma forma modificada da ponte Wheatstone, que é usada para medir valores de resistência mais baixos na faixa de 1 a 0,00001 ohms.
3). Por que a ponte dupla Kelvin é usada para medir a baixa resistência?
Ao medir o valor de baixa resistência, o contato e a resistência do cabo causam um erro significativo na leitura, portanto, para superar esse erro, a ponte dupla Kelvin é usada.
4). Qual é a diferença entre a Wheatstone e a Kelvin Double Bridge?
A ponte de Wheatstone mede a resistência maior ou igual a 1 ohm equilibrando o circuito, enquanto a ponte dupla Kelvin é a forma modificada de Wheatstone, que é usada para medir valores de resistência mais baixos na faixa de 1 a 0,00001 ohms.
5). Quando a ponte está equilibrada, quanta corrente flui pelo galvanômetro?
'0' zero corrente flui através da ponte quando a ponte está equilibrada.
6). Qual é o efeito da carga e da resistência de contato na ponte Kelvin?
Não há efeito da carga e da resistência de contato na ponte Kelvin, pois a ponte é independente da carga e da resistência de contato.
7). Qual é a precisão da Kelvin Double Bridge?
O valor de resistência desconhecido pode ser obtido a partir dos dois braços da ponte dupla Kelvin, normalmente, mede de 1 a 0,00001 ohm com uma precisão de ± 0,05% a ± 0,2%.
Uma ponte é um circuito elétrico, que é usado em Laborites para medir vários parâmetros. Eles são geralmente classificados em dois tipos: DC (Ponte Wheatstone, Ponte Kelvin dupla, Ponte Mega Ohm) e pontes AC (Indutância, Capacitância, Freqüência). Este artigo oferece uma visão geral da ponte dupla Kelvin, um ponte Kelvin ou a ponte dupla Kelvin é uma versão modificada da ponte Wheatstone, que pode medir valores de resistência na faixa de 1 a 0,00001 ohms com uma precisão de ± 0,05% a ± 0,2%. A principal vantagem desta ponte é que ela pode medir até mesmo valores de resistência pequenos.
