วงจรสะพานวีตสโตนคืออะไร
วงจรสะพานวีทสโตนคืออะไร?
คำนิยามของวงจรสะพานวีทสโตน
วงจรสะพานวีทสโตนถูกใช้กันอย่างแพร่หลายในการวัดความต้านทานไฟฟ้าอย่างแม่นยำ มันประกอบด้วยตัวต้านทานที่ทราบค่าสองตัว ตัวต้านทานที่ปรับได้หนึ่งตัว และตัวต้านทานที่ไม่ทราบค่าหนึ่งตัว ซึ่งเชื่อมต่อในรูปแบบสะพาน โดยการปรับตัวต้านทานที่สามารถเปลี่ยนแปลงได้จนกว่าเครื่องวัดกระแสจะแสดงค่าศูนย์ ทำให้อัตราส่วนของตัวต้านทานที่ทราบค่าเท่ากับอัตราส่วนของตัวต้านทานที่ปรับได้และตัวต้านทานที่ไม่ทราบค่า ทำให้การวัดความต้านทานไฟฟ้าที่ไม่ทราบค่าเป็นเรื่องง่าย
ทฤษฎีของวงจรสะพานวีทสโตน
วงจรสะพานวีทสโตนมีแขนสี่แขน: AB, BC, CD, และ AD แต่ละแขนมีตัวต้านทานที่ระบุชื่อว่า P, Q, S, และ R ตามลำดับ การจัดเรียงนี้สร้างสะพานที่จำเป็นสำหรับการวัดความต้านทานอย่างแม่นยำ
ตัวต้านทาน P และ Q เป็นตัวต้านทานที่ทราบค่าคงที่และเรียกว่าแขนอัตราส่วน เครื่องวัดกระแสที่ไวต่อการตรวจจับเชื่อมต่อระหว่างจุด B และ D ผ่านสวิตช์ S2
แหล่งกำเนิดแรงดันไฟฟ้าของวงจรสะพานวีทสโตนเชื่อมต่อกับจุด A และ C ผ่านสวิตช์ S1 ตัวต้านทานที่ปรับได้ S อยู่ระหว่างจุด C และ D การปรับ S จะเปลี่ยนแปลงศักย์ที่จุด D กระแส I1 และ I2 ไหลผ่านทาง ABC และ ADC ตามลำดับ
หากเราเปลี่ยนค่าความต้านทานไฟฟ้าของแขน CD ค่าของกระแส I2 ก็จะเปลี่ยนแปลงไปด้วย เนื่องจากแรงดันระหว่าง A และ C เป็นค่าคงที่ หากเราปรับตัวต้านทานที่สามารถเปลี่ยนแปลงได้ต่อไป อาจเกิดสถานการณ์หนึ่งที่แรงดันตกคร่อมตัวต้านทาน S หรือ I2.S เท่ากับแรงดันตกคร่อมตัวต้านทาน Q หรือ I1.Q ทำให้ศักย์ที่จุด B เท่ากับศักย์ที่จุด D ดังนั้นศักย์ต่างระหว่างสองจุดนี้เป็นศูนย์ ทำให้กระแสผ่านเครื่องวัดกระแสเป็นศูนย์ เมื่อสวิตช์ S2 ปิด
ตอนนี้ จากวงจรสะพานวีทสโตน และ ตอนนี้ศักย์ของจุด B ตามจุด C คือแรงดันตกคร่อมตัวต้านทาน Q และนี่คืออีกทั้งศักย์ของจุด D ตามจุด C คือแรงดันตกคร่อมตัวต้านทาน S และนี่คือจากการเท่ากันของสมการ (i) และ (ii) เราได้
ในสมการข้างต้น ค่าของ S และ P/Q ทราบแล้ว ดังนั้นค่าของ R สามารถกำหนดได้ง่ายๆ
ความต้านทานไฟฟ้า P และ Q ของวงจรสะพานวีทสโตนถูกทำให้มีอัตราส่วนที่แน่นอน เช่น 1:1; 10:1 หรือ 100:1 ซึ่งเรียกว่าแขนอัตราส่วน และ S แขนรีโอสตัทถูกทำให้สามารถเปลี่ยนแปลงได้อย่างต่อเนื่องจาก 1 ถึง 1,000 Ω หรือจาก 1 ถึง 10,000 Ω
คำอธิบายข้างต้นเป็นทฤษฎีพื้นฐานของวงจรสะพานวีทสโตน
