Wat is een Wheatstone Bridge-schakeling?
Wat is een Wheatstone Bridge Circuit?
Definitie van de Wheatstone Bridge
Een Wheatstone Bridge wordt breed gebruikt om elektrische weerstand nauwkeurig te meten. Het bevat twee bekende weerstanden, één variabele weerstand en één onbekende weerstand die in brugvorm zijn verbonden. Door de variabele weerstand aan te passen totdat de galvanometer nul stroom aangeeft, komt de verhouding van de bekende weerstanden overeen met de verhouding van de variabele weerstand en de onbekende weerstand. Dit maakt het eenvoudig om de onbekende elektrische weerstand te meten.
Theorie van de Wheatstone Bridge
Het Wheatstone bridge-circuit heeft vier armen: AB, BC, CD en AD, elk met weerstanden genaamd P, Q, S en R, respectievelijk. Deze configuratie vormt de brug die nodig is voor nauwkeurige weerstandsmeting.
De weerstanden P en Q zijn bekende vaste weerstanden en worden de verhoudingsarmen genoemd. Een gevoelige galvanometer is verbonden tussen de punten B en D via schakelaar S2.
De spanningsbron van de Wheatstone bridge is verbonden met de punten A en C via schakelaar S1. Een variabele weerstand S bevindt zich tussen de punten C en D. Door S aan te passen, verandert het potentiaal op punt D. Stromen I1 en I2 stromen door de paden ABC en ADC, respectievelijk.
Als we de elektrische weerstandswaarde van arm CD wijzigen, zal de waarde van stroom I2 ook wijzigen, omdat de spanning tussen A en C vast is. Als we de variabele weerstand blijven aanpassen, kan er een situatie ontstaan waarbij de spanning over weerstand S, dat is I2.S, precies gelijk is aan de spanning over weerstand Q, dat is I1.Q. Hierdoor wordt het potentiaal op punt B gelijk aan het potentiaal op punt D, zodat het potentiaalverschil tussen deze twee punten nul is en de stroom door de galvanometer nihil. Dan is de afwijking in de galvanometer nihil wanneer schakelaar S2 gesloten is.
Nu, uit het Wheatstone bridge-circuit en de potentiaal van punt B ten opzichte van punt C is niets anders dan de spanning over weerstand Q, en dit is Weer is de potentiaal van punt D ten opzichte van punt C niets anders dan de spanning over weerstand S, en dit is Vergelijkend vergelijkingen (i) en (ii) krijgen we,
In de bovenstaande vergelijking zijn de waarden van S en P/Q bekend, dus de waarde van R kan gemakkelijk worden bepaald.
De elektrische weerstanden P en Q van de Wheatstone bridge hebben een bepaalde verhouding zoals 1:1; 10:1 of 100:1, bekend als verhoudingsarmen, en S, de rheostatarm, is continu variabel van 1 tot 1.000 Ω of van 1 tot 10.000 Ω.
Deze uitleg is de meest basale theorie van de Wheatstone bridge.
