ما هو دارة جسر ويستون؟

ما هو دائرة الجسر الواتستون؟

تعريف جسر الواتستون

يُستخدم جسر الواتستون على نطاق واسع لقياس المقاومة الكهربائية بدقة. يتضمن مقاومتين معروفتين، مقاومة متغيرة واحدة، ومقاومة غير معروفة متصلة في شكل جسر. عن طريق ضبط المقاومة المتغيرة حتى يقرأ الجلفانومتر تيارًا صفرًا، يتم مطابقة نسبة المقاومتين المعروفتين لنسبة المقاومة المتغيرة والمقاومة غير المعروفة. هذا يسمح بقياس المقاومة الكهربائية غير المعروفة بسهولة.

نظرية جسر الواتستون

تحتوي دائرة جسر الواتستون على أربع أذرع: AB، BC، CD، وAD، كل منها مع مقاومات مرقمة P، Q، S، وR على التوالي. تتكون هذه الترتيبة من الجسر اللازم لقياس المقاومة بدقة.

المقاومتان P وQ هما مقاومات ثابتة معروفة وتسمى ذراعي النسبة. يتم توصيل جلفانومتر حساس بين النقاط B وD عبر مفتاح S2.

مصدر الجهد لجسر الواتستون يتصل بالنقطتين A وC عبر مفتاح S1. يوجد مقاومة متغيرة S بين النقاط C وD. يمكن تعديل S لتغيير الجهد عند نقطة D. تتدفق التيار I1 وI2 عبر المسارات ABC وADC على التوالي.

إذا قمنا بتغيير قيمة المقاومة الكهربائية لذراع CD، ستتغير أيضًا قيمة التيار I2 لأن الجهد عبر A وC ثابت. إذا استمررنا في ضبط المقاومة المتغيرة، قد يحدث وضع يكون فيه الانخفاض في الجهد عبر المقاومة S (أي I2.S) مساويًا تمامًا للانخفاض في الجهد عبر المقاومة Q (أي I1.Q). وبالتالي، يصبح الجهد عند نقطة B مساويًا للجهد عند نقطة D، وبالتالي يكون الفرق الجهد بين هذين النقطتين صفريًا، وبالتالي يكون التيار عبر الجلفانومتر صفريًا. ثم يكون الانحراف في الجلفانومتر صفريًا عندما يتم إغلاق المفتاح S2.

الآن، من دائرة جسر الواتستون والآن الجهد عند نقطة B بالنسبة لنقطة C ليس إلا الانخفاض في الجهد عبر المقاومة Q وهذا هومرة أخرى الجهد عند نقطة D بالنسبة لنقطة C ليس إلا الانخفاض في الجهد عبر المقاومة S وهذا هوبالتساوي، نحصل على المعادلات (i) و(ii)

في المعادلة أعلاه، قيمة S وP/Q معروفة، لذلك يمكن تحديد قيمة R بسهولة.

تتم صنع المقاومات الكهربائية P وQ لجسر الواتستون بنسب معينة مثل 1:1؛ 10:1 أو 100:1 وتسمى ذراعي النسبة، وS الذراع المقاوم يتم صنعها متغيرة بشكل مستمر من 1 إلى 1,000 Ω أو من 1 إلى 10,000 Ω.

الشرح أعلاه هو أبسط نظرية لجسر الواتستون.