Mikä on Wheatstone-silta?

Mikä on Wheatstone-silta?

Wheatstone-silta määritelmä

Wheatstone-siltaa käytetään yleisesti sähköisen vastuksen tarkkaan mittaukseen. Se sisältää kaksi tunnettua vastusta, yhden muuttuvan vastuksen ja yhden tuntemattoman vastuksen, jotka on yhdistetty sillan muodossa. Muuttuvaa vastusta säädellään, kunnes galvaanometri osoittaa nollajännitteen, jolloin tunnettujen vastusten suhde vastaa muuttuvan vastuksen ja tuntemattoman vastuksen suhdetta. Tämä mahdollistaa tuntemattoman sähköisen vastuksen helpoksi mittaukseksi.

Wheatstone-silta teoria

Wheatstone-silta piiriillä on neljä kättä: AB, BC, CD ja AD, joissa vastukset merkitty P, Q, S ja R. Tämä järjestely muodostaa sillan, joka tarvitaan tarkan vastusmittauksen suorittamiseksi.

Vastukset P ja Q ovat tunnettuja kiinteitä vastuksia ja niitä kutsutaan suhdelankkeiksi. Herkkä galvaanometri on yhdistetty pisteiden B ja D välille kytkimen S2 kautta.

Wheatstone-siltaa varustavan jännitelähteen on yhteys pisteisiin A ja C kytkimen S1 kautta. Muuttuva vastus S on pisteiden C ja D välissä. S:n säätämällä voidaan vaihtaa pisteen D potentiaalia. Sähkövirrat I1 ja I2 kulkevat polkuilla ABC ja ADC vastaavasti.

Jos säädämme sähköisen vastuksen arvoa silmukan CD:ssä, virran I2 arvo muuttuu myös, koska jännite pisteiden A ja C välillä on vakio. Jatkamalla muuttuvan vastuksen säätöä saavutetaan tilanne, jossa vastuksen S jännitetappio (I2.S) on täsmälleen sama kuin vastuksen Q jännitetappio (I1.Q). Näin ollen pisteen B potentiaali tulee olemaan sama kuin pisteen D potentiaali, joten näiden kahden pisteen välillä oleva potentiaerohdus on nolla, ja siten galvaanometrin kautta kulkeva virta on nolla. Silloin galvaanometrin vivahtuma on nolla, kun kytkin S2 suljetaan.

Nyt, Wheatstone-silta-piirin perusteella ja Pisteen B potentiaali pisteeseen C verrattuna on mitä tahansa vastuksen Q jännitetappio, ja se on Taas pisteen D potentiaali pisteeseen C verrattuna on mitä tahansa vastuksen S jännitetappio, ja se on Yhtälöiden (i) ja (ii) asettaminen yhtä suureksi antaa,

Yllä olevassa yhtälössä S:n ja P/Q:n arvot ovat tunnettuja, joten R:n arvo voidaan helposti määrittää.

Wheatstone-siltaa varustavien sähköisten vastusten P ja Q suhde on määritelty esimerkiksi 1:1, 10:1 tai 100:1, ja ne kutsutaan suhdelankkeiksi. Rheostaasi S on tehty jatkuvasti muuttuvaksi 1-1000 Ω tai 1-10000 Ω välillä.

Yllä oleva selitys on perustavanlaatuinen Wheatstone-silta-teoria.