マクスウェル橋

マクスウェルブリッジは、ホイートストンブリッジを改良したもので、校正された抵抗とインダクタンス、または抵抗と静電容量の観点から未知のインダクタンス（通常はQ値が低い）を測定するために使用されます。^{[1]校正されたコンポーネントが並列の抵抗器とコンデンサーの場合、ブリッジは}マクスウェルブリッジとして知られています。これは、1873年に最初に説明した ジェームズ・C・マクスウェルにちなんで名付けられました。

これは、誘導性インピーダンスの正の位相角が、反対側のアームに配置され、回路が共振状態にあるとき、つまり検出器（AC電圧計または電流計）の両端に電位差がなく、したがって検出器を流れる電流がないときに、容量性インピーダンスの負の位相角によって補正できるという原理を利用しています。未知のインダクタンスは、この静電容量の観点からわかるようになります。

図を参照すると、典型的なアプリケーションでは、 とは既知の固定エンティティであり、 とは既知の可変エンティティです。 と は、ブリッジのバランスが取れるまで調整されます。 ${\displaystyle R_{1}}$${\displaystyle R_{4}}$${\displaystyle R_{2}}$${\displaystyle C_{2}}$${\displaystyle R_{2}}$${\displaystyle C_{2}}$

${\displaystyle R_{3}}$そして、他のコンポーネントの値に基づいて計算することができます。 ${\displaystyle L_{3}}$

${\displaystyle {\begin{aligned}R_{3}&={\frac {R_{1}\cdot R_{4}}{R_{2}}}\\L_{3}&=R_{1}\cdot R_{4}\cdot C_{2}\end{aligned}}}$

可変容量の正確な値を決定する際の困難さを回避するために、固定値のコンデンサを設置し、複数の抵抗器を可変にすることもあります。これは、高Q 値の測定には使用できません。また、バランス収束の問題があるため、1 未満の低 Q 値のコイルにも適していません。この用途は、1 から 10 までの低 Q 値の測定に限定されます。

${\displaystyle Q={\frac {\omega L}{R}}}$

未知のインダクタを評価するために使用する AC 電流の周波数は、インダクタが使用される回路の周波数と一致する必要があります。インピーダンス、つまりコンポーネントの割り当てインダクタンスは周波数によって変化します。理想的なインダクタの場合、この関係は線形であるため、任意の周波数でのインダクタンス値は、ある基準周波数で測定されたインダクタンス値から計算できます。残念ながら、実際のコンポーネントの場合、この関係は線形ではなく、測定値の代わりに導出値または計算値を使用すると、重大な不正確さが生じる可能性があります。

橋の建設における実際的な問題は相互誘導です。2 つの誘導器を近接させると相互誘導が発生します。一方の磁場がもう一方のコイルと交差すると、もう一方のコイルの磁場が強まり、その逆も同様で、両方のコイルの誘導性が歪んでしまいます。相互誘導を最小限に抑えるには、誘導器の軸が互いに垂直になるように配置し、できるだけ離します。同様に、電気モーター、チョーク、変圧器 (橋の電源にあるようなもの) が近くにあると、回路部品に相互誘導が発生する可能性があるため、回路はこれらから離れた場所に設置します。

インダクタンス値の周波数依存性により、このタイプのブリッジには他の制約が生じます。キャリブレーション周波数は、インダクタの自己共振周波数とコンデンサの自己共振周波数の低い方よりも十分に低くなければなりません (Fr < min(L _srf、C _srf )/10)。これらの制限に近づく前に、コンデンサの ESR が大きな影響を及ぼす可能性があり、明示的にモデル化する必要があります。

強磁性コア インダクタの場合、追加の制約があります。インダクタのコアを磁化するために必要な最小磁化電流があるため、回路のインダクタ分岐の電流は最小値を超える必要がありますが、どちらかのインダクタのコアを飽和させるほど大きくしてはなりません。

^{より単純なブリッジ タイプ[あいまい]}よりもマクスウェル ウィーン ブリッジを使用するという追加の複雑さは、負荷と既知のブリッジ エンティティ間の相互インダクタンス、または漂遊電磁干渉によって測定結果が歪む状況で正当化されます。ブリッジのバランスが取れている場合、ブリッジの容量性リアクタンスは負荷の誘導性リアクタンスと正確に反対になり、負荷の抵抗とリアクタンスを確実に決定できます。

• ウィーンブリッジ、未知の静電容量を校正するための同様の回路
• アンダーソンブリッジは、マクスウェルブリッジを改良したもので、静電容量を正確に測定します。
• ブリッジ回路

• ジョーンズ、ラリー D.; チン、A. フォスター (1991)、電気機器と測定、プレンティス ホール、ISBN 9780132484695