Mạch cầu là một mạch điện gồm ba nhánh được nối với nhau tại một điểm chung, với giá trị điện trở trung tâm có thể điều chỉnh được. Mạch cầu thường được sử dụng trong các phòng thí nghiệm điện để đo các thông số khác nhau và trong các ứng dụng như lọc tuyến tính và phi tuyến tính. Mạch cầu được chia thành hai loại: mạch cầu DC, chẳng hạn như mạch cầu Wheatstone, mạch cầu Kelvin và mạch cầu megohm; và mạch cầu AC, chẳng hạn như mạch cầu đo điện cảm, điện dung và tần số. Để đo các giá trị điện trở nhỏ, chẳng hạn như 1 ohm, có thể sử dụng ôm kế hoặc mạch cầu Wheatstone. Tuy nhiên, đối với các giá trị nhỏ hơn 1 ohm, việc đo lường rất khó khăn. Do đó, người ta sử dụng một điện trở nhỏ hơn (hai điện trở nhỏ) và một ampe kế có dòng điện cao để tạo ra một mạch điện trở bốn đầu cực. Dòng điện chạy qua mạch, và điện áp giảm trên các điện trở được đo bằng một điện kế. Sự kết hợp này tạo thành một mạch điện trở bốn đầu cực được gọi là mạch cầu Kelvin.

Cầu đôi Kelvin là gì?

Định nghĩa: Cầu Kelvin, hay cầu Kelvin kép, là phiên bản cải tiến của cầu Wheatstone có khả năng đo điện trở trong phạm vi từ 1 đến 0,00001 ôm với độ chính xác cao. Tên gọi của nó xuất phát từ việc sử dụng thêm một cần tỷ lệ và một điện kế để đo các giá trị điện trở chưa biết. Nguyên lý hoạt động cơ bản của cầu Kelvin kép có thể được hiểu từ cấu trúc và chức năng của một cầu Kelvin cơ bản.

Nguyên lý cầu Kelvin

Mạch cầu Wheatstone được sử dụng để đo điện trở bằng hoặc lớn hơn 1 ôm. Tuy nhiên, việc đo điện trở nhỏ hơn 1 ôm rất khó khăn vì các dây dẫn nối với điện kế kết hợp điện trở của thiết bị với điện trở của dây dẫn, làm thay đổi giá trị điện trở thực của phép đo. Để giải quyết vấn đề này, người ta có thể sử dụng một mạch cầu cải tiến gọi là mạch cầu Kelvin.

Tìm giá trị của một điện trở chưa biết.

Mạch cầu Kelvin có một điện trở “r” nối “R” (điện trở chưa biết) với một điện trở chuẩn “S”. Giá trị điện trở có thể được xác định bằng cách sử dụng một điện kế (từ “m đến n”). Nếu kim trên điện kế chỉ vào “m”, điều đó có nghĩa là điện trở thấp, và nếu nó chỉ vào “n”, điều đó có nghĩa là điện trở cao. Do đó, việc nối điện kế vào “m và n” sẽ chọn một điểm giữa khác “d” trên mạch cầu Kelvin, như hình vẽ.

Giá trị điện trở có thể được tính như sau:

Bạn đến từ đâu?

‍

Chúng ta biết rằng r1 + r2 = r

Từ phương trình trên, ta có thể nói rằng việc mắc điện kế tại điểm "d" sẽ không ảnh hưởng đến phép đo điện trở thực. Tuy nhiên, nhược điểm duy nhất của quá trình này là khó thực hiện. Do đó, chúng ta sử dụng cầu Kelvin kép để thu được các giá trị điện trở thấp chính xác hơn.

Sơ đồ mạch cầu kép Kelvin.

Mạch cầu kép Kelvin có cấu trúc tương tự như mạch cầu Wheat, nhưng điểm khác biệt duy nhất là nó gồm hai nhánh, “P & Q” và “p & q”. Nhánh “p & q” nối với một đầu của điện kế tại vị trí “d”, và nhánh “P & Q” nối với đầu kia của điện kế tại vị trí “b”. Kết nối này giảm thiểu ảnh hưởng của dây dẫn, và một điện trở chưa biết R và một điện trở chuẩn S được đặt giữa “m và n” và “a và c”.

Nguồn

Tỷ lệ p/q = P/Q.

Trong điều kiện cân bằng, dòng điện trong điện kế bằng 0.

Hiệu điện thế tại a và b = độ giảm điện áp giữa E và b.

Khi điện kế hiển thị giá trị bằng không.

‍

Chúng ta biết rằng P/Q = p/q.

Để đạt kết quả tối ưu, tỷ lệ giữa hai nhánh mạch cần được giữ bằng nhau, và từ trường nhiệt điện cảm ứng trong cầu đo trong quá trình đọc có thể được giảm bớt bằng cách đảo cực tính của các mối nối. Điều này cho phép xác định các giá trị điện trở chưa biết từ cả hai nhánh. Thông thường, phép đo có phạm vi từ 1 đến 0,00001 ôm với độ chính xác từ ±0,05% đến ±0,2%. Để đạt được độ nhạy cao, cần cung cấp dòng điện lớn.

sức mạnh

Ưu điểm là...

• Điện trở có thể được đo trong phạm vi từ 0,1 µA đến 1,0 A.
• Sử dụng ít năng lượng hơn.
• Dễ dàng lắp ráp.
• Nó rất nhạy cảm.

sự yếu đuối

Nhược điểm là...

• Để xác định xem cầu có cân bằng hay không, người ta sử dụng một điện kế có độ nhạy cao.
• Để đạt được độ nhạy tốt của thiết bị, cần có dòng điện cao.
• Cần thực hiện điều chỉnh thủ công định kỳ khi cần thiết.

Ứng dụng

Các ứng dụng của cầu đôi Kelvin bao gồm:

• Dùng để đo điện trở chưa biết của một sợi dây dẫn.

Câu hỏi thường gặp

1) Có bao nhiêu loại cầu?

Nhìn chung, cầu chỉnh lưu được chia thành hai loại: cầu chỉnh lưu DC (cầu Wheatstone, cầu Kelvin kép, cầu Mega Ohm) và cầu chỉnh lưu AC (điện cảm, điện dung, tần số).

2). Tại sao lại sử dụng cầu đôi Kelvin?

Mạch cầu kép Kelvin là một dạng cải tiến của mạch cầu Wheatstone, được sử dụng để đo các giá trị điện trở thấp hơn trong phạm vi từ 1 đến 0,00001 ôm.

3). Tại sao người ta sử dụng cầu kép Kelvin để đo điện trở thấp?

Khi đo các giá trị điện trở thấp, điện trở của các tiếp điểm và dây dẫn gây ra sai số đáng kể trong kết quả đo. Do đó, mạch cầu kép Kelvin được sử dụng để hiệu chỉnh sai số này.

4). Sự khác biệt giữa cầu đôi Wheatstone và cầu đôi Kelvin là gì?

Mạch cầu Wheatstone đo điện trở lớn hơn hoặc bằng 1 ôm bằng cách cân bằng mạch, trong khi mạch cầu kép Kelvin là một dạng cải tiến của mạch cầu Wheatstone được sử dụng để đo điện trở thấp hơn trong phạm vi từ 1 đến 0,00001 ôm.

5) Khi cầu ở trạng thái cân bằng, dòng điện chạy qua điện kế sẽ là bao nhiêu?

Dòng điện '0' (không) sẽ chạy qua cầu khi cầu ở trạng thái cân bằng.

6) Tải trọng và điện trở tiếp xúc ảnh hưởng như thế nào đến cầu Kelvin?

Tải trọng và điện trở tiếp xúc không ảnh hưởng đến cầu Kelvin vì cầu này không phụ thuộc vào tải trọng và điện trở tiếp xúc.

7). Độ chính xác của cầu kép Kelvin là bao nhiêu?

Giá trị điện trở chưa biết có thể được xác định từ hai nhánh của cầu Kelvin. Nó thường được đo trong phạm vi 1-0,00001 ôm với độ chính xác từ ±0,05% đến ±0,2%.

Mạch cầu là một mạch điện được sử dụng trong ngành Lao động để đo các thông số khác nhau. Nói chung, có hai loại: mạch cầu DC (mạch cầu Wheatstone, mạch cầu kép Kelvin, mạch cầu Mega Ohm) và mạch cầu AC (điện cảm, điện dung, tần số). Bài viết này sẽ cung cấp tổng quan về mạch cầu AC (mạch cầu kép Kelvin). Mạch cầu Kelvin , hay mạch cầu kép Kelvin, là một phiên bản cải tiến của mạch cầu Wheatstone, có khả năng đo điện trở trong phạm vi từ 1 đến 0,00001 ôm với độ chính xác từ ±0,05% đến ±0,2%. Ưu điểm chính của nó là khả năng đo được cả những giá trị điện trở rất nhỏ.