Đường dẫn cầu Wheatstone là gì?

Cầu Wheatstone là gì?

Định nghĩa Cầu Wheatstone

Cầu Wheatstone được sử dụng rộng rãi để đo điện trở điện chính xác. Nó bao gồm hai điện trở đã biết, một điện trở biến đổi và một điện trở chưa biết được kết nối theo hình cầu. Bằng cách điều chỉnh điện trở biến đổi cho đến khi ampe kế đọc được dòng điện bằng không, tỷ lệ của các điện trở đã biết sẽ khớp với tỷ lệ của điện trở biến đổi và điện trở chưa biết. Điều này cho phép dễ dàng đo lường điện trở điện chưa biết.

Lý thuyết về Cầu Wheatstone

Mạch cầu Wheatstone có bốn cánh: AB, BC, CD, và AD, mỗi cánh có các điện trở được ký hiệu là P, Q, S, và R tương ứng. Sắp xếp này tạo thành cầu cần thiết cho việc đo điện trở chính xác.

Các điện trở P và Q là các điện trở cố định đã biết và được gọi là cánh tỷ lệ. Một ampe kế nhạy được kết nối giữa điểm B và D thông qua công tắc S2.

Nguồn điện của cầu Wheatstone được kết nối đến điểm A và C thông qua công tắc S1. Một điện trở biến đổi S nằm giữa điểm C và D. Điều chỉnh S thay đổi điện thế tại điểm D. Các dòng điện I1 và I2 chảy qua đường dẫn ABC và ADC tương ứng.

Nếu chúng ta thay đổi giá trị điện trở của cánh CD, giá trị của dòng điện I2 cũng sẽ thay đổi do điện áp giữa A và C là cố định. Nếu tiếp tục điều chỉnh điện trở biến đổi, có thể xảy ra tình huống mà điện áp giáng trên điện trở S (I2.S) trở nên bằng chính xác với điện áp giáng trên điện trở Q (I1.Q). Do đó, điện thế tại điểm B trở nên bằng với điện thế tại điểm D, và sự chênh lệch điện thế giữa hai điểm này là không, do đó dòng điện qua ampe kế là không. Khi đó, độ lệch của ampe kế là không khi công tắc S2 được đóng.

Bây giờ, từ mạch cầu Wheatstone và Điện thế của điểm B so với điểm C chỉ là điện áp giáng trên điện trở Q và đây là Lại nữa, điện thế của điểm D so với điểm C chỉ là điện áp giáng trên điện trở S và đây là Đẳng thức, phương trình (i) và (ii) ta có,

Ở đây, trong phương trình trên, giá trị của S và P/Q là đã biết, do đó giá trị của R có thể dễ dàng xác định.

Các điện trở P và Q của cầu Wheatstone được làm với tỷ lệ cố định như 1:1; 10:1 hoặc 100:1 được gọi là cánh tỷ lệ và S cánh biến trở được làm biến đổi liên tục từ 1 đến 1.000 Ω hoặc từ 1 đến 10.000 Ω.

Giải thích trên là lý thuyết cơ bản nhất về cầu Wheatstone.