Hva er en Wheatstone-bryggekrets?
Hva er en Wheatstone-bryggekrets?
Definisjon av Wheatstone-brygge
En Wheatstone-brygge brukes utbredt for å måle elektrisk motstand nøyaktig. Den inkluderer to kjente motstandere, en variabel motstand og en ukjent motstand koblet i en bryggeform. Ved å justere den variable motstanden til galvanometert viser nullstrøm, matcher forholdet mellom de kjente motstandene forholdet mellom den variable motstanden og den ukjente motstanden. Dette gjør det lett å måle den ukjente elektriske motstanden.
Wheatstone-bryggeteori
Wheatstone-bryggekretsen har fire armer: AB, BC, CD og AD, hver med motstandere merket P, Q, S og R, henholdsvis. Denne oppsettet danner bryggen som trengs for nøyaktig motstands måling.
Motstanderne P og Q er kjente faste motstander og kalles forholdarms. Et sensitivt galvanometer er koblet mellom punktene B og D gjennom skruen S2.
Kilens spenningskilde til Wheatstone-bryggen kobles til punktene A og C via skruen S1. En variabel motstand S er mellom punktene C og D. Ved å justere S endres potensialet ved punktet D. Strømmene I1 og I2 strømmer gjennom banene ABC og ADC, henholdsvis.
Hvis vi varierer elektrisk motstandsverdi av arm CD, vil også verdi av strøm I2 variere da spenningen over A og C er fast. Hvis vi fortsetter å justere den variable motstanden, kan det oppstå en situasjon der spenningstapet over motstanderen S, altså I2.S, blir nøyaktig lik spenningstapet over motstanderen Q, altså I1.Q. Dermed blir potensialet ved punktet B likt potensialet ved punktet D, slik at potensialforskjellen mellom disse to punktene er null, og strømmen gjennom galvanometert er ingen. Da er avviket i galvanometert ingen når skruen S2 er lukket.
Nå, fra Wheatstone-bryggekretsen, og potensialet ved punktet B i forhold til punktet C er ingenting annet enn spenningstapet over motstanderen Q, og dette er. Igjen, potensialet ved punktet D i forhold til punktet C er ingenting annet enn spenningstapet over motstanderen S, og dette er. Ved å likestille ligningene (i) og (ii) får vi,
Her i ovennevnte ligning, er verdien av S og P/Q kjent, så verdien av R kan enkelt bli bestemt.
Elektriske motstander P og Q i Wheatstone-bryggen er laget med et definitivt forhold som 1:1, 10:1 eller 100:1, kjent som forholdarms, og S, rødarmen, er gjort kontinuerlig variabel fra 1 til 1 000 Ω eller fra 1 til 10 000 Ω.
Denne forklaringen er den mest grunnleggende teorien om Wheatstone-brygge.
