Wheatstone ブリッジ回路とは何か

Wheatstone橋回路とは何ですか？

Wheatstone橋の定義

Wheatstone橋は、電気抵抗を正確に測定するために広く使用されています。これは、2つの既知の抵抗器、1つの可変抵抗器、および1つの未知の抵抗器が橋の形で接続されています。可変抵抗器を調整してガルバノメーターがゼロ電流を示すまでにすると、既知の抵抗器の比と可変抵抗器と未知の抵抗器の比が一致します。これにより、未知の電気抵抗を簡単に測定することができます。

Wheatstone橋の理論

Wheatstone橋回路には、AB、BC、CD、ADの4つの腕があり、それぞれP、Q、S、Rとラベル付けされた抵抗器があります。この配置は、正確な抵抗測定に必要な橋を形成しています。

抵抗器PとQは既知の固定抵抗であり、比率腕と呼ばれます。感度の高いガルバノメーターは、スイッチS2を通じて点BとD間に接続されています。

Wheatstone橋の電圧源は、スイッチS1を通じて点AとCに接続されます。可変抵抗器Sは点CとDの間にあります。Sを調整することで、点Dの電位が変わります。電流I1とI2はそれぞれABC経路とADC経路を流れます。

もしCD腕の電気抵抗値を変えると、電流I2の値も変わるでしょう。AとC間の電圧が一定であるためです。可変抵抗を調整し続けると、ある時点で、抵抗器Sの電圧降下（I2.S）が抵抗器Qの電圧降下（I1.Q）と完全に等しくなる状況が生じます。その結果、点Bの電位と点Dの電位が等しくなり、これらの点間の電位差がゼロになるため、ガルバノメーターを通る電流は無くなります。そのため、スイッチS2を閉じたときにガルバノメーターの偏角はゼロになります。

ここで、Wheatstone橋回路からそして点Bの点Cに対する電位は、抵抗器Qの電圧降下であり、これはまた、点Dの点Cに対する電位は、抵抗器Sの電圧降下であり、これは方程式 (i) と (ii) を等しくすると、

上記の方程式において、SとP/Qの値が既知であるため、Rの値を簡単に決定することができます。

Wheatstone橋の電気抵抗PとQは、1:1、10:1、または100:1などの確定的な比率で作られ、これらは比率腕と呼ばれています。可変抵抗器Sは、1Ωから1,000Ωまたは1Ωから10,000Ωまで連続的に変化させることができます。

上記の説明は、最も基本的なWheatstone橋の理論です。