Мост Кельвина

Мост Ке́львина (также называемый двойной мост Кельвина; в СССР^[1]. В России и в некоторых других странах странах этот мост называют мост Томсона).

Этот мост изобретён У. Томсоном (лорд Кельвин) и применяется для измерения малых электрических сопротивлений электрических сопротивлений величиной менее 1 ома.

Её принцип действия подобен принципу действия моста Уитстона, но в мосте Кельвина имеются добавочные резисторы. Эти добавочные резисторы с малым сопротивлением в совокупности со схемой моста существенно снижают ошибки измерения, вносимые падением напряжения на плече моста через которое течёт большой ток (имеет низкое сопротивление)^[2].

Точность

Существуют двойные мосты, погрешность которых менее 2 % при измерении сопротивлений от 1 мкОм до 25 Ом.

Промышленные образцы

В России и СССР выпускались одинарно-двойные мосты Р39, Р329, Р3009 (изготовитель — ПО «ЗИП», г. Краснодар), в которых сопротивления в диапазоне от 0,01 мкОм до 100 Ом измеряются двойным мостом, а до 100 МОм — одинарным мостом.

Часто в омметры включают мосты Кельвина наряду с другими измерительными устройствами. Это позволяет расширить диапазон измеряемых сопротивлений. Например, таким омметром является Valhalla 4100 ATC.

Принцип действия

Измерение производится путём изменения сопротивлений некоторых резисторов, входящих в мост. При балансе моста измеряемое сопротивление выражается:

R_{x}=R_{2}\cdot {\frac {R_{3}}{R_{4}}}+R\cdot {\frac {R_{3}\cdot R'_{4}-R'_{3}\cdot R_{4}}{R_{4}\cdot \left(R+R'_{3}+R'_{4}\right)}}.

Сопротивление резистора $R$ должно быть как можно меньше (намного меньше, чем измеряемое сопротивление), и поэтому обычно представляет собой короткую толстую проволоку из меди. Если условие $R_{3}\cdot R_{4}=R_{3}\cdot R_{4}$ выполняется, а сопротивление $R$ достаточно мало, вторым слагаемым в формуле для измеряемого сопротивления можно пренебречь, и тогда измеряемое сопротивление можно вычислить по приближённой формуле:

R_{x}\approx R_{2}\cdot {\frac {R_{3}}{R_{4}}},

эта формула соответствует формуле для моста Уитстона.

При этом для исключения влияния сопротивления проводов на точность измерения, в диапазоне от 100 мкОм до 100 Ом измерения производятся по четырёхпроводной схеме подключения, при сопротивлениях более 100 Ом — по двухпроводной схеме.

См. также

Примечания

↑ Минин Г. П. Эксплуатация электроизмерительных приборов. — Л.: Госэнергоиздат, 1959.
↑ Bridge circuits // Site Allaboutcircuits.com (неопр.). Дата обращения: 28 августа 2011. Архивировано 23 апреля 2015 года.

Ссылки

Kelvin Bridge Архивная копия от 26 сентября 2011 на Wayback Machine
Kelvin Bridge KB3 Data Sheet (недоступная ссылка)
Methods of Measuring Electrical Resistance — Edwin F. Northrup, 1912, full-text on Google Books — see chapter 6

Литература

Основы метрологии и электрические измерения / под ред. Е. М. Душина. — Л.: Энергоатомиздат, 1987. — 480 с.

[1] Минин Г. П. Эксплуатация электроизмерительных приборов. — Л.: Госэнергоиздат, 1959.

[2] Bridge circuits // Site Allaboutcircuits.com (неопр.). Дата обращения: 28 августа 2011. Архивировано 23 апреля 2015 года.

[1]

[2]