Mi a Wheatstone-híd kör?
Mi az a Wheatstone-híd kör?
Wheatstone-híd definíciója
A Wheatstone-híd széles körben használatos a villamos ellenállás pontos mérésére. Két ismert ellenállással, egy változó ellenállással és egy ismeretlen ellenállással van ellátva, amelyek hídként vannak összekötve. Az ismeretlen ellenállás könnyű méréséhez a változó ellenállást állítjuk be úgy, hogy a galvanométer nullát mutasson. Ekkor az ismert ellenállások aránya megegyezik a változó ellenállás és az ismeretlen ellenállás arányával.
Wheatstone-híd elmélete
A Wheatstone-híd körnek négy ága van: AB, BC, CD és AD, amelyek P, Q, S és R ellenállásokkal vannak ellátva. Ez a felépítés lehetővé teszi a ellenállás pontos mérését.
Az P és Q ellenállások ismert, rögzített ellenállások, és ezeket a hányados-ággal hívják. Egy érzékeny galvanométer csatlakoztatva van B és D pontok között S2 kapcsolóval.
A Wheatstone-híd feszültségforrása A és C pontokhoz csatlakozik S1 kapcsolóval. A C és D pontok közötti S változó ellenállás segítségével a D pont potenciálját lehet változtatni. I1 és I2 áram folyik az ABC és ADC utakon, illetve.
Ha megváltoztatjuk a CD ág ellenállásának értékét, az I2 áram értéke is megváltozik, mivel az A és C pontok közötti feszültség állandó. Ha tovább állítjuk a változó ellenállást, olyan helyzet alakulhat ki, amikor az S ellenálláson eső feszültség (I2.S) pontosan megegyezik a Q ellenálláson eső feszültséggel (I1.Q). Így a B pont potenciálja megegyezik a D pont potenciáljával, tehát a két pont közötti potenciálkülönbség nulla, így a galvanométer által átvezetett áram is nulla. Ekkor a galvanométer eltolódása nulla, ha bezárjuk az S2 kapcsolót.
Most, a Wheatstone-híd körből és A B pont potenciálja a C pont viszonylatában semmi más, mint a Q ellenállásra eső feszültesedés, ami .Ezzel szemben a D pont potenciálja a C pont viszonylatában semmi más, mint az S ellenállásra eső feszültesedés, ami .Egyenlőség alapján, (i) és (ii) egyenleteket egyenlővé téve kapjuk:
A fenti egyenletben az S és a P/Q értéke ismert, így az R értéke könnyen meghatározható.
A Wheatstone-híd P és Q ellenállásai adott hányadóban vannak készítve, például 1:1, 10:1 vagy 100:1, amit hányados-ágnak nevezünk, míg az S rheostat-ág folyamatosan változtatható 1-től 1000 Ω-ig vagy 1-től 10000 Ω-ig.
A fenti magyarázat a legalapvetőbb Wheatstone-híd elmélet.
