Vad är en Wheatstone Bridge-krets?
Vad är en Wheatstone Bridge-krets?
Wheatstone Bridge-definition
En Wheatstone Bridge används ofta för att mäta elektrisk resistans med hög precision. Den består av två kända motstånd, ett variabelt motstånd och ett okänt motstånd som är anslutna i form av en bro. Genom att justera det variabla motståndet tills galvanometern visar nollström matchas förhållandet mellan de kända motstånden med förhållandet mellan det variabla motståndet och det okända motståndet. Detta gör det lätt att mäta det okända elektriska motståndet.
Wheatstone Bridge-teori
Wheatstone bridgekretsen har fyra armar: AB, BC, CD och AD, var och en med motstånd markerade P, Q, S och R, respektive. Denna uppställning bildar bron som behövs för noggrann resistansmätning.
Motstånden P och Q är kända fästa motstånd och kallas förhållandearmar. Ett känsligt galvanometer är anslutet mellan punkterna B och D via brytaren S2.
Strömkällan till Wheatstone-bridge ansluts till punkterna A och C via brytaren S1. Ett variabelt motstånd S finns mellan punkterna C och D. Justering av S ändrar potentialen vid punkt D. Strömmarna I1 och I2 flyter genom vägar ABC och ADC, respektive.
Om vi varierar den elektriska resistansen i armen CD kommer strömmens värde I2 också att variera eftersom spänningen mellan A och C är fast. Om vi fortsätter att justera det variabla motståndet kan det inträffa att spänningsfallet över motståndet S, det vill säga I2*S, blir exakt lika med spänningsfallet över motståndet Q, det vill säga I1*Q. Då blir potentialen vid punkt B lika med potentialen vid punkt D, vilket innebär att spänningskillnaden mellan dessa två punkter är noll och därför är strömmen genom galvanometern noll. Då blir avvikelsen i galvanometern noll när brytaren S2 är stängd.
Nu, från Wheatstone bridgekretsen och Potentialen vid punkt B i förhållande till punkt C är inget annat än spänningsfallet över motståndet Q och detta är Återigen är potentialen vid punkt D i förhållande till punkt C inget annat än spänningsfallet över motståndet S och detta är Genom att jämföra ekvationer (i) och (ii) får vi,
Här i ovanstående ekvation är värdena för S och P/Q kända, så värdet för R kan enkelt fastställas.
De elektriska motstånden P och Q i Wheatstone-bridge är gjorda med ett definitivt förhållande, till exempel 1:1, 10:1 eller 100:1, kallade förhållandearmar, och S, den rheostatiska armen, är kontinuerligt variabel från 1 till 1 000 Ω eller från 1 till 10 000 Ω.
Ovanstående förklaring är den mest grundläggande Wheatstone bridge-teorin.
