چه چیزی مدار پل ویتستون است

چه کسی مدار پل ویتستون است؟

تعریف پل ویتستون

پل ویتستون به طور گسترده‌ای برای اندازه‌گیری دقیق مقاومت الکتریکی استفاده می‌شود. این دستگاه شامل دو مقاومت شناخته شده، یک مقاومت متغیر و یک مقاومت ناشناخته که در فرم پلی متصل شده‌اند. با تنظیم مقاومت متغیر تا زمانی که گالوانومتر جریان صفر را نشان می‌دهد، نسبت مقاومت‌های شناخته شده با نسبت مقاومت متغیر و مقاومت ناشناخته برابر می‌شود. این امر امکان اندازه‌گیری آسان مقاومت الکتریکی ناشناخته را فراهم می‌کند.

نظریه پل ویتستون

مدار پل ویتستون چهار بازوی AB، BC، CD و AD دارد که هر یک با مقاومت‌های P، Q، S و R مشخص شده‌اند. این ترتیب تشکیل پل مورد نیاز برای اندازه‌گیری دقیق مقاومت را می‌دهد.

مقاومت‌های P و Q مقاومت‌های ثابت شناخته شده هستند و به عنوان بازوی نسبت شناخته می‌شوند. یک گالوانومتر حساس بین نقاط B و D از طریق سوئیچ S2 متصل شده است.

منبع ولتاژ پل ویتستون به نقاط A و C از طریق سوئیچ S1 متصل می‌شود. یک مقاومت متغیر S بین نقاط C و D قرار دارد. تنظیم S پتانسیل در نقطه D را تغییر می‌دهد. جریان‌های I1 و I2 به ترتیب از مسیر ABC و ADC عبور می‌کنند.

اگر مقاومت الکتریکی بازوی CD را تغییر دهیم، مقدار جریان I2 نیز تغییر خواهد کرد زیرا ولتاژ بین A و C ثابت است. اگر مقاومت متغیر را ادامه دهیم تنظیم کنیم، شاید وضعیتی پیدا کنیم که کاهش ولتاژ روی مقاومت S (I2.S) دقیقاً برابر با کاهش ولتاژ روی مقاومت Q (I1.Q) شود. بنابراین پتانسیل در نقطه B با پتانسیل در نقطه D برابر می‌شود و بنابراین اختلاف پتانسیل بین این دو نقطه صفر است و جریان گالوانومتر صفر می‌شود. بنابراین وقتی سوئیچ S2 بسته می‌شود، انحراف گالوانومتر صفر است.

حالا، از مدار پل ویتستون و حالا پتانسیل نقطه B نسبت به نقطه C همان کاهش ولتاژ روی مقاومت Q است و این استدوباره پتانسیل نقطه D نسبت به نقطه C همان کاهش ولتاژ روی مقاومت S است و این استبا مساوی کردن معادلات (i) و (ii) داریم،

در معادله بالا، مقدار S و P/Q شناخته شده است، بنابراین مقدار R به راحتی قابل تعیین است.

مقاومت‌های الکتریکی P و Q پل ویتستون با نسبت‌های مشخصی مانند ۱:۱؛ ۱۰:۱ یا ۱۰۰:۱ که بازوی نسبت نامیده می‌شوند و S بازوی ریاست که متغیر پیوسته از ۱ تا ۱۰۰۰ اهم یا از ۱ تا ۱۰۰۰۰ اهم است.

توضیحات فوق تئوری پایه‌ای پل ویتستون است.