Thang đo của ohm kế song song thường:

Khi đo các giá trị điện trở rất lớn, đặc biệt là điện trở cách điện, độ chính xác của phép đo có thể bị ảnh hưởng đáng kể bởi dòng điện rò rỉ. Dòng điện rò rỉ này thường chảy trên bề mặt của vật liệu cách điện hoặc các thành phần khác của hệ thống đo, tạo ra một đường dẫn song song với điện trở thực tế đang cần đo. Điều này làm cho thiết bị đo ghi nhận một giá trị điện trở thấp hơn so với giá trị thực.

Vòng bảo vệ (guard ring) là một kỹ thuật được thiết kế để khắc phục vấn đề này. Nó là một điện cực dẫn điện được đặt xung quanh điện cực chính dùng để đo, nhưng được cách ly về mặt điện. Chức năng của vòng bảo vệ là thu gom các dòng điện rò rỉ bề mặt trước khi chúng có thể đi vào mạch đo chính của thiết bị. Sau đó, dòng điện rò rỉ này được dẫn đến một điểm mà nó không ảnh hưởng đến phép đo. Nhờ có vòng bảo vệ, chỉ có dòng điện đi qua điện trở thực sự cần đo mới được tính toán, loại bỏ sai số do dòng điện rò rỉ bề mặt gây ra và đảm bảo độ chính xác cao hơn cho phép đo điện trở lớn.

Phân tích các phương án:
1. Loại bỏ dòng điện rò rỉ bề mặt: Đây là chức năng chính xác và mục đích của vòng bảo vệ khi đo điện trở lớn. Vòng bảo vệ làm chệch hướng dòng điện rò rỉ, ngăn không cho nó đi qua thiết bị đo chính.
2. Loại bỏ điện cảm rò rỉ bề mặt: Điện cảm rò rỉ thường là mối quan tâm trong các phép đo AC tần số cao, không phải là vấn đề chính khi đo điện trở DC lớn với vòng bảo vệ.
3. Loại bỏ điện áp rò rỉ bề mặt: Vòng bảo vệ không loại bỏ điện áp gây ra rò rỉ, mà nó quản lý dòng điện kết quả từ điện áp đó.
4. Tất cả đều sai: Phương án này sai vì phương án 1 là đúng.

Vậy, đáp án đúng nhất là loại bỏ dòng điện rò rỉ bề mặt.

Megohm kế chuyên dùng dạng kim (còn gọi là đồng hồ đo điện trở cách điện) hoạt động dựa trên nguyên lý tỷ số kế (ratiometer). Thiết bị này có hai cuộn dây chính: một cuộn dòng (thường mắc nối tiếp với điện trở R_x cần đo) và một cuộn áp (thường mắc song song với nguồn cấp điện áp). Cả hai cuộn dây này đều tạo ra các mô-men quay trong từ trường.

Mô-men quay của cuộn dòng tỉ lệ với dòng điện chạy qua R_x (I_c). Mô-men quay của cuộn áp tỉ lệ với dòng điện chạy qua nó (I_v).

Kim chỉ thị của Megohm kế sẽ quay đến một vị trí cân bằng khi mô-men do cuộn dòng và mô-men do cuộn áp cân bằng nhau. Góc quay của kim ở vị trí cân bằng này sẽ tỉ lệ thuận với tỉ số (thương) của hai dòng điện trong hai cuộn dây (I_c/I_v hoặc I_v/I_c, tùy theo cấu tạo cụ thể). Điều này đảm bảo rằng phép đo điện trở R_x sẽ ít bị ảnh hưởng bởi sự thay đổi của điện áp nguồn, vì sự thay đổi điện áp sẽ tác động đồng thời lên cả hai dòng điện I_c và I_v, giữ cho tỉ số của chúng tương đối ổn định.

Do đó, đáp án đúng là góc quay tỉ lệ với thương 2 dòng điện trong 2 cuộn dây.

Để phân tích câu hỏi về điều kiện cân bằng của cầu Wheatstone đo tổng trở, chúng ta cần hiểu rõ nguyên lý hoạt động của mạch cầu này.

Cầu Wheatstone (hoặc mạch cầu tổng trở cho AC) được coi là cân bằng khi không có dòng điện chạy qua thiết bị đo (thường là điện kế hoặc volt kế) nối giữa hai điểm giữa của cầu. Điều này dẫn đến các điều kiện sau:

1. Phương án 1: "Tích tổng trở các nhánh đối nhau bằng nhau" (Z1*Z4 = Z2*Z3 hoặc Z1/Z2 = Z3/Z4). Đây là điều kiện toán học cơ bản và chính xác nhất để cầu Wheatstone cân bằng. Khi điều kiện này được thỏa mãn, điện áp giữa hai điểm mà điện kế được nối sẽ bằng 0.

2. Phương án 2: "Điện áp 2 đầu điện kế bằng nhau". Cụm từ này cần được hiểu là điện áp *tại* hai điểm nối với điện kế bằng nhau (ví dụ: V_A = V_B), hoặc điện áp *giữa* hai đầu điện kế bằng không (V_AB = 0). Trong cả hai trường hợp, nó đều mô tả trạng thái không có sự chênh lệch điện thế giữa hai điểm đó. Nếu điện áp tại hai điểm bằng nhau, thì hiệu điện thế giữa chúng là 0. Đây là một cách diễn đạt khác của trạng thái cân bằng.

3. Phương án 3: "Dòng điện qua điện kế bằng 0". Khi cầu cân bằng, không có sự chênh lệch điện thế giữa hai điểm mà điện kế được nối, do đó sẽ không có dòng điện chạy qua điện kế. Đây là dấu hiệu thực tế và dễ nhận biết nhất để xác định cầu đã cân bằng.

Mối quan hệ giữa các phương án:

* Khi "Tích tổng trở các nhánh đối nhau bằng nhau" (phương án 1) được thỏa mãn, thì điện áp giữa hai điểm nối điện kế sẽ bằng 0 (hiện tượng được mô tả trong phương án 2).
* Khi điện áp giữa hai điểm nối điện kế bằng 0 (phương án 2), thì sẽ không có dòng điện chạy qua điện kế (hiện tượng được mô tả trong phương án 3).

Như vậy, cả ba phương án 1, 2 và 3 đều mô tả hoặc là điều kiện cốt lõi, hoặc là hệ quả trực tiếp của trạng thái cân bằng của cầu Wheatstone. Chúng đều đúng trong ngữ cảnh cầu cân bằng.

Do đó, phương án "Tất cả đều đúng" là lựa chọn chính xác nhất.

Để một cầu đo tổng trở xoay chiều (AC bridge) được cân bằng, cả điều kiện về biên độ và điều kiện về pha của các nhánh cầu phải được thỏa mãn. Điều kiện cân bằng chung cho một cầu đo tổng trở có thể được biểu diễn qua tích hoặc tỉ số của các tổng trở. Nếu các nhánh được ký hiệu là Z1, Z2, Z3, Z4 (theo chiều kim đồng hồ hoặc ngược chiều), điều kiện cân bằng là Z1.Z3 = Z2.Z4 (hoặc Z1/Z2 = Z4/Z3 tùy cách sắp xếp).

Xét điều kiện về pha: Lấy argument (góc pha) của cả hai vế phương trình cân bằng:
Arg(Z1.Z3) = Arg(Z2.Z4)
Arg(Z1) + Arg(Z3) = Arg(Z2) + Arg(Z4)

Theo đề bài, 2 nhánh liên tiếp nhau của cầu là điện trở. Giả sử hai nhánh đó là Z1 và Z2. Vì chúng là điện trở thuần, nên góc pha của chúng bằng 0 (Arg(Z1) = 0 và Arg(Z2) = 0).

Thay vào điều kiện pha, ta có:
0 + Arg(Z3) = 0 + Arg(Z4)
=> Arg(Z3) = Arg(Z4)

Điều này có nghĩa là hai nhánh còn lại (Z3 và Z4) phải có cùng góc pha. Nếu hai tổng trở có cùng góc pha, chúng phải có 'cùng tính chất' về thành phần điện kháng. Tức là, nếu một nhánh là cảm kháng, nhánh kia cũng phải là cảm kháng (với cùng góc pha). Nếu một nhánh là dung kháng, nhánh kia cũng phải là dung kháng (với cùng góc pha). Nếu một nhánh là điện trở thuần, nhánh kia cũng phải là điện trở thuần. Vì vậy, lựa chọn 'Cùng tính chất' là đáp án bao quát và chính xác nhất.

Phân tích các phương án khác:
* Là điện trở: Đây là một trường hợp riêng của 'cùng tính chất'. Nếu cả Z3 và Z4 đều là điện trở, thì chúng có cùng góc pha (bằng 0), do đó cầu có thể cân bằng. Tuy nhiên, chúng không nhất thiết phải là điện trở. Chúng có thể là cảm kháng hoặc dung kháng, miễn là chúng có cùng tính chất với nhau.
* Có tính chất cảm: Đây là một trường hợp quá cụ thể. Chúng có thể là cảm kháng, nhưng cũng có thể là dung kháng hoặc điện trở.
* Tất cả đều đúng: Sai, vì phương án 'Có tính chất cảm' không phải lúc nào cũng đúng.

Do đó, để cầu cân bằng khi hai nhánh liên tiếp là điện trở, hai nhánh còn lại phải 'Cùng tính chất' (có cùng góc pha).

Trong cầu đo tổng trở (cầu xoay chiều), điều kiện cân bằng là:

\frac{Z_1}{Z_2} = \frac{Z_3}{Z_4}Z2​Z1​​

Nếu hai nhánh đối nhau là điện trở thuần (R) thì để thỏa mãn điều kiện cân bằng về cả biên độ và góc pha, hai nhánh còn lại phải có tính chất ngược nhau (một nhánh mang tính cảm kháng, nhánh kia mang tính dung kháng hoặc được bù sao cho góc pha triệt tiêu).

Phân tích các đáp án:

❌ A. Là điện cảm → Chỉ điện cảm thì không đảm bảo điều kiện cân bằng.

❌ B. Là điện dung → Chỉ điện dung cũng không đảm bảo.

✅ C. Có tính chất ngược nhau → Đúng.

❌ D. Tất cả đều sai → Sai.

⇒ Đáp án: C. Có tính chất ngược nhau.