الجسر هو دائرة كهربائية التي تتكون من ثلاثة فروع متصلة عند نقطة مشتركة ويمكن ضبط الجسر الوسيط الموجود. تستخدم بشكل أساسي في المختبر الكهربائي لقياس المعلمات المختلفة وفي التطبيق مثل الترشيح ، خطي وغير خطي ، إلخ. الجسور يتم تصنيفها إلى نوعين ، جسور DC مثل جسر Wheatstone ، وجسر Kelvin Double Bridge ، وجسر Mega Ohm ، وجسور التيار المتردد مثل Inductance ، و Capacitance ، و Frequency. لقياس قيمة صغيرة للمقاومة مثل 1 أوم ، يمكننا إما استخدام مقياس الأومتر أو جسر ويتستون ، ولكن في الحالة التي تكون فيها قيمة المقاومة أقل من 1 أوم ، سيكون من الصعب قياسها. ومن ثم ، فإننا نقوم بتحويل قيمة أقل للمقاومات غير المعروفة ، ومقاومان دقة ، ومقياس التيار العالي لتشكيل مقاومات ذات أربعة أطراف ، حيث يتدفق التيار عبر الدائرة ، ثم يمكن قياس انخفاض الجهد عبر المقاومات باستخدام الجلفانومتر ، والتي تكون معًا عبارة عن مقاوم رباعي الأطراف يسمى جسر كلفن.
ما هو جسر كلفن المزدوج؟
تعريف: جسر كلفن أو جسر كلفن المزدوج هو نسخة معدلة من جسر يتستون ، والتي يمكنها قياس قيم المقاومة في النطاق بين 1 إلى 0.00001 أوم بدقة عالية. تم تسميته لأنه يستخدم مجموعة أخرى من أذرع النسبة وجلفانومتر لقياس قيمة المقاومة غير المعروفة. يمكن فهم العملية الأساسية لجسر كلفن المزدوج من البناء الأساسي وتشغيل جسر كلفن.
مبدأ جسر كلفن
يتم استخدام جسر ويتستون لقياس المقاومة التي تساوي أو تزيد عن 1 أوم ، ولكن إذا أردنا قياس المقاومة أقل من 1 - أوم ، فإنه يصبح صعبًا لأن الخيوط المتصلة بالجلفانومتر تضيف مقاومة الجهاز على طول مع مقاومة الخيوط مما يؤدي إلى اختلاف في قياس القيمة الفعلية للمقاومة. ومن ثم للتغلب على هذه المشكلة ، يمكننا استخدام جسر معدل يسمى جسر كيلفن.
اشتقاق لإيجاد قيمة مقاومة غير معروفة
جسر كلفن ذو مقاومة 'r' التي تربط 'R' (غير معروف المقاوم ) للمقاوم القياسي 'S'. يمكن عرض قيمة المقاومة في الجلفانومتر (من 'م إلى ن'). إذا كان المؤشر في الجلفانومتر يظهر عند 'م'. هذا يعني أن قيمة المقاومة أقل وإذا ظهر المؤشر عند 'n' فهذا يعني أن قيمة المقاومة عالية. وبالتالي ، بدلاً من ذلك ، من خلال توصيل الجلفانومتر بـ 'm و n' نختار نقطة وسيطة أخرى 'd' في جسر كلفن كما هو موضح في الشكل
جسر كيلفن
يمكن حساب قيمة المقاومة على النحو التالي
r1 / r2 = P / Q …………… (1)
R + r1 = (P / Q) * (S + r2)
أين من 1
ص 1 / (r1 + r2) = P / (P + Q)
r1 = [P / (P + Q)] .r
نحن نعرف ذلك r1 + r2 = ص
r2 = [Q / (P + Q)] .r
R + [P / (P + Q)] * r = P / Q [S + (Q / (P + Q) * r)]
R = (P / Q) * S …………. (2)
من المعادلة أعلاه ، يمكننا القول أنه من خلال توصيل الجلفانومتر عند النقطة 'د' لن يكون هناك أي تأثير في قياس قيمة المقاومة الفعلية ، ولكن العيب الوحيد لهذه العملية هو أنه من الصعب تنفيذها ، ومن ثم نستخدم جسر كلفن المزدوج للحصول على قيمة مقاومة منخفضة دقيقة.
رسم تخطيطي لدائرة جسر كلفن المزدوج
يشبه بناء جسر كلفن المزدوج الجسر الحجري للقمح ، ولكن الاختلاف الوحيد هو أنه يتكون من ذراعين 'P & Q' ، 'p & q' حيث يتم توصيل الذراع 'p & q' بنهاية واحدة من يتم توصيل الجلفانومتر عند 'd' و 'P & Q' بطرف آخر من الجلفانومتر ، عند 'b'. يقلل هذا الاتصال من تأثير توصيل الرصاص والمقاوم غير المعروف R & يتم وضع المقاوم القياسي S بين 'm و n' و 'a و c'.
حلبة جسر كلفن المزدوج
الاشتقاق
النسبة p / q = P / Q ،
في ظل الظروف المتوازنة الحالية في الجلفانومتر = 0
الفرق المحتمل عند a & b = انخفاض الجهد بين Eamd.
Eab = [P / P + Q] إيك
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)
عندما يظهر الجلفانومتر الصفر ثم
( 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)]
نحن نعرف ذلك P / Q = p / q
R = (P / Q) * S ……. (5)
للحصول على نتائج مثالية ، يجب الحفاظ على نسبة الذراعين متساوية ويمكن تقليل المجال الكهرومغناطيسي الكهرومغناطيسي المستحث في الجسر أثناء أخذ القراءات عن طريق تبادل قطبية الاتصال. لذلك يمكن الحصول على قيمة المقاومة غير المعروفة من الذراعين. عادة ، يقيس 1 - 0.00001 أوم بدقة ± 0.05٪ إلى ± 0.2٪ ، من أجل تحقيق الحساسية ، يجب أن يكون التيار المراد توفيره كبيرًا.
مزايا
الإيجابيات
- يمكنه قياس قيمة المقاومة في نطاق 0.1 A إلى 1.0 A.
- استهلاك الطاقة أقل
- بسيط في البناء
- الحساسية عالية.
سلبيات
العيوب
- لمعرفة ما إذا كان الجسر متوازنًا أم لا ، يتم استخدام الجلفانومتر الحساس.
- للحصول على حساسية جيدة للجهاز ، يلزم وجود تيار عالٍ.
- يتم إجراء التعديلات اليدوية بشكل دوري عند الحاجة.
التطبيقات
تطبيق جسر كلفن المزدوج هو
- يتم استخدامه لقياس المقاومة غير المعروفة لسلك.
أسئلة وأجوبة
1). ما هي أنواع الجسور المختلفة؟
تصنف الجسور عادة إلى نوعين ، جسر DC (جسر Wheatstone ، جسر Kelvin Double ، جسر Mega Ohm) وجسر AC (الحث ، السعة ، التردد).
2). لماذا يتم استخدام جسر كلفن المزدوج؟
جسر كلفن المزدوج هو شكل معدل لجسر ويتستون ، والذي يستخدم لقياس قيم مقاومة أقل في النطاق من 1 إلى 0.00001 أوم.
3). لماذا يستخدم جسر كلفن المزدوج لقياس المقاومة المنخفضة؟
أثناء قياس قيمة المقاومة المنخفضة ، يتسبب الاتصال ومقاومة الرصاص في حدوث خطأ كبير في القراءة ، وبالتالي من أجل التغلب على هذا الخطأ ، يتم استخدام جسر كلفن المزدوج.
4). ما الفرق بين جسر ويتستون وجسر كيلفن المزدوج؟
يقيس جسر ويتستون المقاومة أكبر من أو يساوي 1 - أوم من خلال موازنة الدائرة ، في حين أن جسر كلفن المزدوج هو شكل معدل من ويتستون ، والذي يستخدم لقياس قيم المقاومة المنخفضة في النطاق من 1 إلى 0.00001 أوم.
5). عندما يكون الجسر متوازنًا ، ما مقدار التيار المتدفق عبر الجلفانومتر؟
يتدفق تيار صفر '0' عبر الجسر عندما يكون الجسر متوازنًا.
6). ما هو تأثير مقاومة الحمل والتلامس في جسر كلفن؟
لا يوجد تأثير للحمل ومقاومة التلامس في جسر كلفن لأن الجسر مستقل عن مقاومة الحمل والتلامس.
7). ما هي دقة جسر كلفن المزدوج؟
يمكن الحصول على قيمة المقاومة غير المعروفة من ذراعي جسر كلفن المزدوج ، وعادة ما يقيس من 1 إلى 0.00001 أوم بدقة ± 0.05٪ إلى ± 0.2٪.
الجسر عبارة عن دائرة كهربائية ، تُستخدم في لابوراتيس لقياس معايير مختلفة. يتم تصنيفها عادة إلى نوعين هما ، DC (جسر Wheatstone ، جسر Kelvin Double ، جسر Mega Ohm) وجسور التيار المتردد (الحث ، السعة ، التردد). تقدم هذه المقالة نظرة عامة على جسر كلفن المزدوج ، أ جسر كلفن أو جسر كلفن المزدوج هو نسخة معدلة من جسر ويتستون ، والذي يمكنه قياس قيم المقاومة في النطاق من 1 إلى 0.00001 أوم بدقة ± 0.05٪ إلى ± 0.2٪. الميزة الرئيسية لهذا الجسر هي أنه يمكنه قياس قيمة مقاومة صغيرة.
