Construction des circuits à courant alternatif et fonctionnement des circuits à courant alternatif

Le pont est simplement une configuration de circuit électrique utilisée pour mesurer les valeurs inconnues de la résistance, de l'impédance, de l'induction et de la capacité. De nombreux ponts comme le pont de Wheatstone, le pont Maxwell, le pont Kelvin, et bien d'autres, sont très utiles pour mesurer des quantités avec précision en fonctionnant sur le même principe. Voici une brève description du fonctionnement de certains de ces ponts :

Pont de Wheatstone

Un pont de Wheatstone est un circuit électrique développé par Charles Wheatstone, utilisé pour déterminer la valeur d'une résistance électrique inconnue dans le circuit. Le pont de Wheatstone est très performant pour calculer des résistances de faible valeur que d'autres instruments, tels que le multimètre, ne calculent pas avec précision.

Le circuit du pont de Wheatstone est un arrangement en forme de diamant de quatre résistances. Il a deux jambes parallèles, chacune ayant deux résistances en série. Une troisième jambe est connectée entre les deux jambes parallèles à un certain point. Parmi les quatre résistances, la valeur d'une résistance peut être déterminée en équilibrant les deux jambes. Sur les quatre résistances, les valeurs de R1 et R3 sont connues, la valeur de R2 est ajustable, et la valeur de Rx doit être calculée. Ensuite, cet ajustement est connecté à l'alimentation électrique et un galvanomètre est placé entre le terminal D et le terminal B. La valeur de la résistance ajustable est alors modifiée jusqu'à ce que le rapport des deux branches de résistances devienne égal, c'est-à-dire (R1/ R2) = (R3/Rx), et le galvanomètre indique zéro car le courant cesse de circuler dans le circuit. À présent, le circuit est équilibré et la valeur de la résistance inconnue peut être facilement mesurée. La lecture de R3 détermine la direction du courant.

Pont de Maxwell

Le principe de fonctionnement du pont d'inductance de Maxwell est le même que celui du pont de Wheatstone. Seules quelques modifications ont été apportées au pont de Wheatstone. Dans ce pont, les quatre branches comprennent une inductance inconnue (L1), un condensateur variable (C4), quatre résistances et un détecteur au lieu d'un galvanomètre, comme indiqué dans la figure. Il est utilisé pour mesurer la valeur de l'inductance en comparant la valeur inconnue avec une capacité variable standard.

Le principe de base du pont est de compenser la phase positive de l'impédance inconnue par la phase négative d'une capacité en la plaçant dans la branche opposée. Ainsi, la différence de potentiel à travers le détecteur devient nulle et aucun courant ne circule à travers lui. Le condensateur C4 et la résistance R4 sont connectés en parallèle et leurs valeurs sont ajustées afin que le pont soit équilibré.

Pont Kelvin est une autre modification du pont de Wheatstone utilisé pour mesurer des résistances faibles dans la plage de 1mΩ à 1kΩ avec une grande précision. Pour une mesure précise de faibles résistances, une alimentation à haute tension et un galvanomètre sensible sont nécessaires dans le pont Kelvin. Lors de la mesure de résistances faibles, la résistance des fils de connexion joue un rôle important. Le pont de Wheatstone est utilisé, qui comprend deux résistances supplémentaires, comme indiqué dans la figure. Les résistances R1 et R2 sont connectées au second ensemble de bras de ratio et construites en résistances à quatre bornes. Ici, R est inconnu et S est la résistance standard. Un galvanomètre est placé entre c et d afin que la résistance des fils de connexion r puisse être négligée et n'affecte pas la valeur de mesure. Sous condition d'équilibre, le galvanomètre indique zéro et aucun courant ne circule dans le circuit. L'équation à l'équilibre est:

Circuit du pont de Hay

Le circuit du pont de Hay est une autre variation du circuit du pont de Maxwell. Dans le circuit de Maxwell, la résistance est maintenue en parallèle avec le condensateur, tandis que, dans le circuit de Hay, la résistance est connectée en série avec le condensateur standard, comme indiqué dans la figure. Il est très utile si l'angle de phase de l'impédance inductive est très grand, ce qui peut être surmonté en prenant une résistance faible en série.

Pont d'Anderson

Le pont d'Anderson est une version modifiée du pont d'inductance-capacité de Maxwell. Il est principalement utilisé pour mesurer l'auto-inductance dans une bobine en utilisant un condensateur et des résistances standards. L'avantage principal de ce pont est qu'il ne nécessite pas de rééquilibrage fréquent. Pour équilibrer le pont par un courant continu, la résistance variable r est ajustée et la source CA est remplacée par une batterie et un casque par un galvanomètre à bobine mobile. Une fois le pont équilibré, le potentiel au terminal D est similaire au potentiel à E. Les courants dans les branches respectives sont notés par I1, I2, et I3, comme indiqué dans la figure.

Circuit du pont de diodes

Il s'agit d'un circuit de pont disposant d'un arrangement de quatre diodes qui donne la même polarité de sortie pour chaque polarité d'entrée. Le pont de diodes, également appelé redresseur de pont, est utilisé lorsque il y a besoin de convertir un courant alternatif en courant continu. Il est également utilisé pour détecter l'amplitude des signaux radio. Lorsque le terminal positif de l'entrée est connecté au haut gauche et le négatif au bas droit, le courant circule du terminal d'alimentation supérieur vers la sortie par le chemin rouge et retourne au terminal d'alimentation inférieur par le chemin bleu, comme indiqué dans la figure.