Hvad er en Wheatstone Bridge kredslut?

Hvad er en Wheatstone-brug?

Wheatstone-brug Definition

En Wheatstone-brug bruges bredt til at måle elektrisk modstand præcist. Den inkluderer to kendte modstandere, en variabel modstander og en ukendt modstander forbundet i en bro-form. Ved at justere den variable modstander indtil galvanometeret viser nulstrøm, matcher forholdet mellem de kendte modstandere forholdet mellem den variable modstander og den ukendte modstander. Dette gør det nemt at måle den ukendte elektriske modstand.

Wheatstone-brug Teori

Cirklen i en Wheatstone-brug har fire arme: AB, BC, CD og AD, hver med modstandere mærket P, Q, S og R, henholdsvis. Denne opstilling danner broen, der er nødvendig for præcis modstands-måling.

Modstanderne P og Q er kendte fikserede modstande og kaldes forhåndsarmene. Et sensitivt galvanometer er forbundet mellem punkter B og D gennem skælde S2.

Strømforsyningen til Wheatstone-brugen forbinder til punkter A og C via skælde S1. En variabel modstander S er placeret mellem punkter C og D. Justering af S ændrer potentialet ved punkt D. Strøm I1 og I2 flyder gennem veje ABC og ADC, henholdsvis.

Hvis vi varierer den elektriske modstandsværdi af arm CD, vil værdien af strømmen I2 også blive varieret, da spændingen mellem A og C er fast. Hvis vi fortsætter med at justere den variable modstand, kan der komme en situation, hvor spændingsfaldet over modstanderen S, altså I2. S, bliver præcis lig med spændingsfaldet over modstanderen Q, altså I1.Q. Dermed bliver potentielt ved punkt B lige med potentielt ved punkt D, så potentiafdifferencen mellem disse to punkter er nul, og derfor er strømmen gennem galvanometeret nul. Da er avanceringen i galvanometeret nul, når skælde S2 er lukket.

Nu, fra Wheatstone-brug cirklen og Nu er potentielt ved punkt B i forhold til punkt C intet andet end spændingsfaldet over modstanderen Q, og dette erIgen er potentielt ved punkt D i forhold til punkt C intet andet end spændingsfaldet over modstanderen S, og dette erVed at sætte ligninger (i) og (ii) lig med hinanden, får vi,

Her i ovenstående ligning er værdien af S og P/Q kendt, så værdien af R kan let bestemmes.

De elektriske modstande P og Q i Wheatstone-brugen er lavet med en defineret forhold som 1:1; 10:1 eller 100:1, kendt som forhåndsarmene, og S, rheostatarmen, er lavet kontinuerligt variabel fra 1 til 1,000 Ω eller fra 1 til 10,000 Ω.

Denne forklaring er den mest grundlæggende Wheatstone-brug teori.