מהו מעגל גשר וויטסטון

מהו מעגל גשר וויטסטון?

הגדרת גשר וויטסטון

גשר וויטסטון משמש באופן נרחב למדידת התנגדות חשמלית במדויק. הוא כולל שני 저ובנים ידועים, אחד משתנה ואחד לא ידוע המחוברים בצורה של גשר. על ידי הסתגלות של 저ובן המשתנה עד שהגלבנומטר קורא זרם אפס, היחס בין ה저ובנים הידועים מתאים ליחס בין 저ובן המשתנה והלא ידוע. זה מאפשר מדידה קלה של ההתנגדות החשמלית הלא ידועה.

תורת גשר וויטסטון

מעגל גשר וויטסטון כולל ארבעה זרועות: AB, BC, CD ו-AD, כל אחד עם 저ובנים מסומנים P, Q, S ו-R בהתאמה. הסידור הזה יוצר את הגשר הנדרש למדידת התנגדות מדויקת.

ה저ובנים P ו-Q הם התנגדויות ידועות קבועות ונקראים זרועות היחס. גלבנומטר רגיש מחובר בין הנקודות B ו-D דרך המפסק S2.

מקור המתח של גשר וויטסטון מחובר לנקודות A ו-C דרך המפסק S1.저ובן משתנה S נמצא בין הנקודות C ו-D. שינוי S משנה את הפוטנציאל בנקודה D. זרמים I1 ו-I2 זורמים לאורך נתיבי ABC ו-ADC בהתאמה.

אם נעביר את ערך ההתנגדות החשמלית של זרוע CD, ערך הזרם I2 ישתנה גם כן כיוון שמתח בין A ו-C הוא קבוע. אם נמשיך להתאים את ההתנגדות המשתנה ייתכן מצב שבו נפילת המתח על 저ובן S שהיא I2. S תהפוך להיות בדיוק שווה לנפילת המתח על 저ובן Q שהיא I1.Q. לכן הפוטנציאל בנקודה B יהפוך להיות שווה לפוטנציאל בנקודה D ולכן ההבדל הפוטנציאלי בין שתי הנקודות הללו הוא אפס ולכן הזרם דרך הגלבנומטר הוא אפס. אז הקפיצה בגלבנומטר היא אפס כשהמפסק S2 סגור.

כעת, מהמעגל של גשר וויטסטון ומ-כעת הפוטנציאל של הנקודה B ביחס לנקודה C הוא פשוט נפילת המתח על 저ובן Q וזהשוב הפוטנציאל של הנקודה D ביחס לנקודה C הוא פשוט נפילת המתח על 저ובן S וזהבהשוואת המשוואות (i) ו-(ii) אנו מקבלים,

כאן במשוואה העליונה, הערכים של S ו-P/Q ידועים, כך שאפשר לקבוע בקלות את ערך R.

התנגדויות החשמל P ו-Q של גשר וויטסטון הן בעלות יחס מוגדר כמו 1:1; 10:1 או 100:1 הידועים כזרועות היחס ו-S זרוע הריסטט היא משתנה רציף מ-1 עד 1,000 Ω או מ-1 עד 10,000 Ω.

הסבר למעלה הוא התאוריה הבסיסית ביותר של גשר וויטסטון.