Мост Кельвина

Для термина «Мост» см. также другие значения.

См. также другие разновидности мостов в электротехнике: Мост (электротехника).

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:

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

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

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

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

• Омметр
• Мост Максвелла

Примечания

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.

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.