Construcció de circuits CA i funcionament dels circuits CA

El pont de circuits no és més que la configuració de circuit elèctric que s'utilitza per mesurar valors desconeguts de resistència, impedància, inductància i capacitància. Molts ponts com el pont de Wheatstone, el pont de Maxwell, el pont de Kelvin i molts més són molt útils per a mesurar quantitats amb precisió i funcionen segons el mateix principi. A continuació es dóna una breu descripció del funcionament de alguns d'aquests ponts:

Pont de Wheatstone

Un pont de Wheatstone és un circuit elèctric desenvolupat per Charles Wheatstone, i s'utilitza per determinar el valor d'una resistència elèctrica desconeguda en el circuit. El pont de Wheatstone és altament capaç de calcular resistències de valor molt baix, les quals altres instruments com el multímetre digital no calculen amb precisió.

El circuit del pont de Wheatstone té una disposició en forma de diamant de quatre resistors. Té dues branques paral·leles, cadascuna amb dos resistors en sèrie. Una tercera branca connectada entre les dues branques paral·leles en algun punt dins de les branques, tal com es mostra a la figura. Entre els quatre resistors, el valor d'una resistència es pot determinar equilibrant les dues branques. Dels quatre resistors, els valors de R1 i R3 són coneguts, el valor de R2 és ajustable, i el valor de Rx és el que s'ha de calcular. Aquest ajust es connecta a l'electricitat i un galvanòmetre entre el terminal D i el terminal B. Ara es regula el valor del resistor ajustable fins que la raó de les dues branques resistances sigui igual, és a dir, (R1/ R2) = (R3/Rx), i el galvanòmetre indica zero ja que no hi ha corrent que circuli pel circuit. En aquest moment, el circuit està equilibrat i es pot mesurar fàcilment el valor de la resistència desconeguda. La lectura de R3 determina la direcció del flux de corrent.

Pont de Maxwell

El principi de funcionament del pont d'inductància de Maxwell és el mateix que el del pont de Wheatstone. Només s'han fet petites modificacions al pont de Wheatstone. En aquest pont, les quatre branques consisteixen en una inductància desconeguda (L1), un condensador variable (C4), quatre resistors i un detector en lloc d'un galvanòmetre, tal com es mostra a la figura. S'utilitza per a mesurar el valor de la inductància comparant el valor desconegut amb la capacitància variable estàndard.

El principi bàsic del pont és compensar la fase positiva de l'impedància desconeguda amb la fase negativa d'una capacitància col·locant-la a la branca oposada. Fent això, la diferència de potencial a través del detector serà zero i no hi haurà corrent que circuli a través seu. El condensador C4 i el resistor R4 estan connectats en paral·lel i el valor de tots dos s'ajusta per a que el pont s'equilibri.

Pont de Kelvin és una altra modificació del pont de Wheatstone que s'utilitza per a mesurar resistències baixes en un rang de 1mΩ a 1kΩ amb gran precisió. Per a una mesura precisa de baixa resistència, es requereix una alimentació de alta tensió i un galvanòmetre sensible al pont de Kelvin. Quan es mesuren resistències baixes, la resistència dels cables de connexió juga un paper important. Es fa servir el pont de Wheatstone, que té dos resistors addicionals, tal com es mostra a la figura. Els resistors R1 i R2 estan connectats al segon conjunt de branques de ràtio i es construeixen resistors de quatre terminals. Aquí, R és la resistència desconeguda i S és la resistència estàndard. Un galvanòmetre es col·loca entre c i d per a poder ignorar la resistència dels cables de connexió r i que no afecti el valor de la mesura. En condicions d'equilibri, el galvanòmetre indica zero i no hi ha corrent que circuli pel circuit. L'equació en condicions d'equilibri és:

Circuit del pont de Hay

El pont de Hay és una altra variació del circuit del pont de Maxwell. En el circuit de Maxwell, la resistència es manté en paral·lel amb el condensador, mentre que, en el circuit de Hay, el resistor es connecta en sèrie amb el condensador estàndard, tal com es mostra a la figura. És molt útil si l'angle de fase de la impedància inductiva és molt gran, el qual es pot superar utilitzant una baixa resistència en sèrie.

Pont d'Anderson

El pont d'Anderson és una versió modificada del pont de Maxwell d'inductància i capacitància. Es fa servir principalment per a mesurar autoinductància en una bobina utilitzant un condensador estàndard i resistors. La principal avantatge d'aquest pont és que no requereix un reequilibri freqüent del pont. Per a equilibrar el pont amb corrent contínua, es regula la resistència variable r i la font de corrent alternada es substitueix per una bateria i un auricular de moviment de bobina. Un cop el pont està equilibrat, el potencial al terminal D és similar al potencial a E. El flux de corrent en les branques respectives es denota per I1, I2 i I3, tal com es mostra a la figura.

Circuit del pont de diodes

És un circuit de pont amb una disposició de quatre diodes que proporciona la mateixa polaritat de sortida per a cada polaritat d'entrada. El circuit del pont de diodes, també anomenat rectificador de pont, s'utilitza quan cal canviar la corrent alternada en corrent contínua. També s'utilitza per a detectar l'amplitud de senyals de radi. Quan el terminal positiu de l'entrada es connecta a l'esquerra superior i el negatiu a la dreta inferior, la corrent flueix des del terminal d