Qué es un puente doble Kelvin y su funcionamiento

Un puente es un circuito eléctrico que consta de tres ramas que se conectan en un punto común y el puente intermedio que está presente puede ser ajustable. Se utilizan principalmente en un laboratorio eléctrico para medir diversos parámetros y en aplicaciones como el filtrado, lineal y no lineal, etc. Los puentes se clasifican en dos tipos: puentes de CC, como el puente de Wheatstone, el puente doble de Kelvin y el puente de Mega Ohm, y puentes de CA, como los de inductancia, capacitancia y frecuencia. Para medir un valor pequeño de resistencia, como 1 ohmio, podemos utilizar un óhmetro o un puente de Wheatstone, pero en el caso de que el valor de la resistencia sea inferior a 1 ohmio, será difícil de medir. Por tanto, derivamos un valor inferior de las resistencias desconocidas, 2 resistencias de precisión y un amperímetro de alta corriente para formar resistencias de cuatro terminales, donde la corriente fluye a través del circuito, entonces la caída de tensión a través de las resistencias puede medirse utilizando un galvanómetro, que en conjunto es una resistencia de cuatro terminales llamada puente de kelvin.


Índice de Contenido
  1. ¿Qué es el puente doble de Kelvin?
    1. Principio del puente Kelvin
    2. Derivación para encontrar el valor de la resistencia desconocida
    3. Diagrama del circuito de doble puente de Kelvin
    4. Derivación
    5. Ventajas
    6. Desventajas
    7. Aplicaciones
    8. Preguntas frecuentes

¿Qué es el puente doble de Kelvin?

Definición: Un puente kelvin o puente doble kelvin es una versión modificada del puente de Wheatstone, que puede medir valores de resistencia en el rango de 1 a 0,00001 ohmios con gran precisión. Se llama así porque utiliza otro conjunto de brazos de relación y un galvanómetro para medir el valor de la resistencia desconocida. El funcionamiento básico del puente doble Kelvin puede entenderse a partir de la construcción y el funcionamiento básicos del puente Kelvin.

Principio del puente Kelvin

Un puente de Wheatstone se utiliza para medir resistencias iguales o superiores a 1 - ohmio, pero si queremos medir la resistencia por debajo de 1 - ohmio, resulta difícil porque los cables que se conectan al galvanómetro suman la resistencia del dispositivo junto con la resistencia de los cables, lo que provoca una variación en la medición del valor real de la resistencia. Por lo tanto, para superar este problema, podemos utilizar un puente modificado llamado puente kelvin.

Derivación para encontrar el valor de la resistencia desconocida

El puente Kelvin es de resistencia "r" que conecta "R" ( resistencia desconocida ) con la resistencia estándar "S". El valor de la resistencia se puede ver en el galvanómetro (de "m a n"). Si la aguja del galvanómetro aparece en "m". Significa que el valor de la resistencia es menor y si la aguja se sitúa en "n" significa que el valor de la resistencia es alto. Por lo tanto, al conectar el galvanómetro a "m y n", elegimos otro punto intermedio "d" en el puente kelvin, como se muestra en la figura

Puente Kelvin
Puente de Kelvin

El valor de la resistencia puede calcularse como sigue

r1 / r2 = P/Q ............(1)

R + r1 = (P/Q) * (S+r2)

Donde a partir de 1

r 1 / ( r1+ r2) = P / (P+Q)

r1 = [P / (P+Q) ].r

sabemos que 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 de la ecuación anterior, podemos decir que conectando el galvanómetro en el punto "d" no habrá ningún efecto en la medición del valor de la resistencia real, pero el único inconveniente de este proceso es que es difícil de aplicar, por lo que utilizamos un doble puente Kelvin para obtener un valor preciso de la resistencia baja.

Diagrama del circuito de doble puente de Kelvin

La construcción del puente doble de Kelvin es similar a la del puente de piedra de trigo, pero la única diferencia es que consta de 2 brazos "P y Q", "p y q", donde el brazo "p y q" está conectado a un extremo del galvanómetro, en "d", y "P y Q" está conectado a otro extremo del galvanómetro, en "b". Esta conexión minimiza el efecto de la conexión del plomo y la resistencia desconocida R & se coloca una resistencia estándar S entre " m y n", y "a y c".

Circuito de doble puente Kelvin
Circuito de doble puente Kelvin

Derivación

La relación p/q = P/Q,

En la condición de equilibrio la corriente en el galvanómetro = 0

Diferencia de potencial en a y b = caída de tensión 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)

Cuando el galvanómetro indica cero, entonces

(P / P+Q) * I [ R + (p / (p+q)) * {(p+q) r / (p+q+r)} ] = I [ p r / (p+q+r)]

R = (P /R)* S + p r / (p+q+r) [ (P/Q) – (p/q)]

Sabemos que P/Q = p/q

R = (P/Q) * S .......(5)

Para obtener resultados perfectos, la relación de los brazos debe mantenerse igual y el campo electromagnético termoeléctrico inducido en el puente mientras se toman las lecturas puede reducirse intercambiando la polaridad de la conexión. Por tanto, el valor de la resistencia desconocida puede obtenerse a partir de los dos brazos. Normalmente, mide de 1 a 0,00001 ohmios con una precisión de ± 0,05% a ±0,2%, para lograr la sensibilidad la corriente a suministrar debe ser grande.

Ventajas

Las ventajas son

  • Puede medir el valor de la resistencia en el rango de 0,1 µA a 1,0 A.
  • El consumo de energía es menor
  • De construcción sencilla
  • La sensibilidad es alta.

Desventajas

Las desventajas son

  • Para saber si el puente está equilibrado o no, se utiliza el galvanómetro sensible.
  • Para obtener una buena sensibilidad del dispositivo, se requiere una corriente elevada.
  • Los ajustes manuales deben realizarse periódicamente cuando sea necesario.

Aplicaciones

La aplicación del doble puente de Kelvin es

  • Se utiliza para medir la resistencia desconocida de un cable.

Preguntas frecuentes

1). ¿Cuáles son los diferentes tipos de puentes?

Los puentes se suelen clasificar en dos tipos, que son: puente de corriente continua (puente de Wheatstone, puente doble de Kelvin, puente de Mega Ohm) y puente de corriente alterna (inductancia, capacitancia, frecuencia).

2). ¿Por qué se utiliza el puente doble de Kelvin?

El doble puente Kelvin es una forma modificada del puente de Wheatstone, que se utiliza para medir valores de resistencia más bajos en el rango de 1 a 0,00001 ohmios.

3). ¿Por qué se utiliza el doble puente de Kelvin para medir resistencias bajas?

Cuando se mide un valor de resistencia bajo, la resistencia de los contactos y de los conductores provoca un error importante en la lectura, por lo que para superar este error se utiliza el doble puente Kelvin.

4). ¿Cuál es la diferencia entre el puente doble de Wheatstone y el de Kelvin?

El puente de Wheatstone mide la resistencia mayor o igual a 1 - ohmio equilibrando el circuito, mientras que el doble puente de Kelvin es una forma modificada de Wheatstone, que se utiliza para medir valores de resistencia menores en el rango de 1 a 0,00001 ohmios.

5). Cuando el puente está equilibrado, ¿cuánta corriente pasa por el galvanómetro?

cuando el puente está equilibrado, fluye una corriente nula.

6). ¿Cuál es el efecto de la carga y la resistencia de contacto en el puente kelvin?

No hay efecto de la carga y la resistencia de contacto en el puente Kelvin, ya que el puente es independiente de la carga y la resistencia de contacto.

7). ¿Cuál es la precisión del puente doble de Kelvin?

El valor de la resistencia desconocida se puede obtener a partir de los dos brazos del doble puente de Kelvin, normalmente, mide 1- 0,00001 ohmios con una precisión de ± 0,05% a ±0,2%.

Un puente es un circuito eléctrico que se utiliza en los laboratorios para medir diversos parámetros. Suelen clasificarse en dos tipos: los de corriente continua (puente de Wheatstone, puente doble de Kelvin, puente de Mega Ohm) y los de corriente alterna (inductancia, capacitancia y frecuencia). Este artículo ofrece una visión general del puente doble de Kelvin, un puente de kelvin o puente doble kelvin es una versión modificada del puente de Wheatstone, que puede medir valores de resistencia en el rango de 1 a 0,00001 ohmios con una precisión de ± 0,05% a ±0,2%. La principal ventaja de este puente es que puede medir incluso valores de resistencia pequeños.

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