Co to jest obwód mostkowy Wheatstone'a

Czym jest obwód mostka Wheatstone'a?

Definicja mostka Wheatstone'a

Mostek Wheatstone'a jest szeroko stosowany do dokładnego pomiaru oporu elektrycznego. Składa się z dwóch znanych oporników, jednego zmiennego opornika i jednego nieznanego opornika połączonych w formie mostu. Poprzez dostosowanie zmiennego opornika do momentu, gdy galwanometr pokazuje zero prądu, stosunek znanych oporników odpowiada stosunkowi zmiennego opornika i nieznanego opornika. To pozwala łatwo zmierzyć nieznany opór elektryczny.

Teoria mostka Wheatstone'a

Obwód mostka Wheatstone'a ma cztery ramiona: AB, BC, CD i AD, każde z opornikami oznaczonymi P, Q, S i R, odpowiednio. Ta konfiguracja tworzy most potrzebny do dokładnego pomiaru oporu.

Oporniki P i Q są znane stałe opory i nazywane są ramionami proporcji. Wrażliwy galwanometr jest podłączony między punktami B i D poprzez przełącznik S2.

Źródło napięcia mostka Wheatstone'a jest podłączone do punktów A i C poprzez przełącznik S1. Zmienny opornik S znajduje się między punktami C i D. Dostosowywanie S zmienia potencjał w punkcie D. Prądy I1 i I2 płyną przez ścieżki ABC i ADC, odpowiednio.

Jeśli zmienimy wartość oporu elektrycznego ramienia CD, wartość prądu I2 również się zmieni, ponieważ napięcie między A i C jest stałe. Kontynuując dostosowywanie zmiennego oporu, może nastąpić sytuacja, gdy spadek napięcia na oporniku S, czyli I2*S, stanie się dokładnie równy spadkowi napięcia na oporniku Q, czyli I1*Q. Wtedy potencjał w punkcie B staje się równy potencjałowi w punkcie D, więc różnica potencjałów między tymi dwoma punktami wynosi zero, a prąd przez galwanometr jest zerowy. Wtedy odchylenie galwanometru wynosi zero, gdy przełącznik S2 jest zamknięty.

Teraz, z obwodu mostka Wheatstone'a, potencjał punktu B względem punktu C to nic innego jak spadek napięcia na oporniku Q, co wynosi V_B = I1 * Q. Znowu, potencjał punktu D względem punktu C to nic innego jak spadek napięcia na oporniku S, co wynosi V_D = I2 * S. Porównując równania (i) i (ii) otrzymujemy, że V_B = V_D, co daje I1 * Q = I2 * S.

W powyższym równaniu wartości S i P/Q są znane, więc wartość R można łatwo określić.

Opory elektryczne P i Q mostka Wheatstone'a są wykonane w określonej proporcji, takiej jak 1:1, 10:1 lub 100:1, nazywane ramionami proporcji, a S, ramię reostatu, jest ciągle zmienna od 1 do 1000 Ω lub od 1 do 10000 Ω.

Powyższe wyjaśnienie to najbardziej podstawowa teoria mostka Wheatstone'a.