نظرية ومبدأ دارة جسر ويستون

جسر ويتفستون

لقياس المقاومة الكهربائية بدقة، يستخدم جسر ويتفستون على نطاق واسع. هناك مقاومتان معروفتان، مقاومة متغيرة واحدة، ومقاومة غير معروفة مرتبطة بشكل جسر كما هو موضح أدناه. عن طريق ضبط المقاومة المتغيرة، يتم جعل التيار عبر الجالفانومتر صفرًا. عندما يصبح التيار عبر الجالفانومتر صفرًا، فإن نسبة المقاومتين المعروفتين تساوي تماماً نسبة قيمة المقاومة المتغيرة المحبوكة إلى قيمة المقاومة غير المعروفة. بهذه الطريقة يمكن قياس قيمة المقاومة الكهربائية غير المعروفة بسهولة باستخدام جسر ويتفستون.

نظرية جسر ويتفستون

تظهر الترتيب العام لدائرة جسر ويتفستون في الشكل أدناه. إنه دائرة جسر بأربع أذرع حيث تتكون الأذرع AB و BC و CD و AD من المقاومات الكهربائية P و Q و S و R على التوالي.

من بين هذه المقاومات، P و Q هما مقاومتان كهربائيتان ثابتتان معروفتان وتسمى هذه الأذرع بالذراعين النسبيين. يتم ربط غالفانومتر دقيق حساس بين المحطمين B و D عبر مفتاح S₂. مصدر الجهد لهذا جسر ويتفستون متصل بالممحصات A و C عبر مفتاح S₁ كما هو موضح. يتم ربط مقاومة متغيرة S بين النقطة C والنقطة D. يمكن تغيير الجهد عند نقطة D عن طريق ضبط قيمة المقاومة المتغيرة. فلنفترض أن التيار I₁ والتيار I₂ يتدفقان عبر المسارات ABC و ADC على التوالي.

إذا قمنا بتغيير قيمة المقاومة الكهربائية للذراع CD، فإن قيمة التيار I₂ ستتغير أيضًا لأن الجهد عبر A و C ثابت. إذا استمررنا في ضبط المقاومة المتغيرة، قد يأتي وقت يكون فيه الهبوط الجهد عبر المقاومة S أي I₂.S يصبح مساوياً تمامًا لهبوط الجهد عبر المقاومة Q أي I₁.Q. وبالتالي، يصبح الجهد عند نقطة B مساوياً للجهد عند نقطة D، وبالتالي يكون الفرق الجهد بين هاتين النقطتين صفراً وبالتالي يكون التيار عبر الجالفانومتر صفرًا. ثم يكون الانحراف في الجالفانومتر صفرًا عندما يتم إغلاق المفتاح S₂.

الآن، من دائرة جسر ويتفستون

و

الآن الجهد عند نقطة B بالنسبة لنقطة C هو الهبوط الجهد عبر المقاومة Q وهذا هو

مرة أخرى، الجهد عند نقطة D بالنسبة لنقطة C هو الهبوط الجهد عبر المقاومة S وهذا هو


بمجرد مساواة المعادلات (i) و (ii) نحصل على

في المعادلة أعلاه، قيمة S و P/Q معروفة، لذا يمكن تحديد قيمة R بسهولة.
المقاومات الكهربائية P و Q لجسر ويتفستون مصنوعة بنسب محددة مثل 1:1؛ 10:1 أو 100:1 وتسمى بالأذرع النسبية، وذراع الرهستات S مصنوع بحيث يكون متغيرًا باستمرار من 1 إلى 1,000 أوم أو من 1 إلى 10,000 أوم.
التفسير أعلاه هو شرح أساسي لنظرية جسر ويتفستون.

عرض فيديو لنظرية جسر ويتفستون

بيان: احترم الأصل، المقالات الجيدة تستحق المشاركة، إذا كان هناك انتهاك للحقوق يرجى التواصل لإزالة المحتوى.