Мост Кельвина

Для термина «Мост» см. также другие значения.

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

Мост Кельвина

Мост Кельвина (также называемый двойной мост Кельвина; в СССР, России и в некоторых странах — мост Томсона) — это схема для измерения электрических сопротивлений, изобретённая У. Томсоном (лорд Кельвин). Схема используется для измерения электрических сопротивлений величиной менее 1 Ома. Её принцип действия подобен принципу действия моста Уитстона, но в мосте Кельвина имеются добавочные сопротивления. Эти добавочные сопротивления, имеющие малые значения, в совокупности с конфигурацией моста существенно снижают ошибки измерения, вносимые падением напряжения на плече моста с высоким током (низким сопротивлением).

Точность

Существуют двойные мосты, погрешность которых достигает 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 схемой двойного моста, а до 100 МОм — схемой одинарного моста. Часто омметры включают в себя мосты Кельвина среди других измерительных устройств, что позволяет расширить диапазон измеряемых сопротивлений. Например, таким омметром является Valhalla 4100 ATC.

Принцип действия

Измерение производится путём настройки некоторых резисторов, составляющих мост. Баланс достигается, когда:

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

Сопротивление R должно быть как можно меньшим (намного меньше, чем измеряемое сопротивление), и по этой причине обычно представляет собой короткую толстую проволоку из меди. Если условие R₃•R`<sub>4</sub> = R`₃•R₄ выполняется (и сопротивление R достаточно мало), вторым слагаемым в формуле выше можно пренебречь, и тогда измеряемое сопротивление можно посчитать по приближённой формуле:

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

Что эквивалентно мосту Уитстона.

При этом для исключения влияния 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

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.