Teoria i principi del circuit de pont de Wheatstone

Pont de Wheatstone

Per mesurar amb precisió qualsevol resistència elèctrica, es fa un ús ampli del pont de Wheatstone. Hi ha dos resistors coneguts, un resistor variable i un resistor desconegut connectats en forma de pont com es mostra a continuació. Ajustant el resistor variable, la corrent a través del galvanòmetre es fa zero. Quan la corrent a través del galvanòmetre es converteix en zero, la raó entre els dos resistors coneguts és exactament igual a la raó entre el valor ajustat del resistor variable i el valor del resistor desconegut. D'aquesta manera, el valor de la resistència elèctrica desconeguda es pot mesurar fàcilment utilitzant un pont de Wheatstone.

Teoria del pont de Wheatstone

La disposició general del circuit del pont de Wheatstone es mostra en la figura següent. És un circuit de pont de quatre braços on els braços AB, BC, CD i AD estan compostos per resistències elèctriques P, Q, S i R respectivament.

Entre aquestes resistències, P i Q són resistències elèctriques conegudes i fixes, i aquests dos braços s'anomenen braços de raó. Un galvanòmetre precís i sensible es connecta entre els terminals B i D a través d'un interruptor S2.
La font de tensió d'aquest pont de Wheatstone es connecta als terminals A i C a través d'un interruptor S1 com es mostra. Un resistor variable S es connecta entre el punt C i D. El potencial al punt D es pot variar ajustant el valor del resistor variable. Suposem que la corrent I1 i la corrent I2 circulen pels camins ABC i ADC respectivament.

Si variem el valor de la resistència elèctrica del braç CD, el valor de la corrent I2 també variarà ja que la tensió entre A i C és fixa. Si continuem ajustant la resistència variable, hi haurà una situació en què la caiguda de tensió al resistor S, és a dir, I2.S, serà exactament igual a la caiguda de tensió al resistor Q, és a dir, I1.Q. Així, el potencial al punt B es torna igual al potencial al punt D, i per tant, la diferència de potencial entre aquests dos punts és zero, i la corrent a través del galvanòmetre és nul·la. Llavors, no hi haurà desviació en el galvanòmetre quan l'interruptor S2 estigui tancat.

Ara, a partir del circuit del pont de Wheatstone

i

El potencial del punt B en relació al punt C no és més que la caiguda de tensió al resistor Q, i això és

Novament, el potencial del punt D en relació al punt C no és més que la caiguda de tensió al resistor S, i això és


Igualant les equacions (i) i (ii), obtenim,

En aquesta equació, els valors de S i P/Q són coneguts, així que el valor de R es pot determinar fàcilment.
Les resistències elèctriques P i Q del pont de Wheatstone es fan amb una raó definitiva com 1:1; 10:1 o 100:1, conegudes com a braços de raó, i S, el braç reòstat, es fa continuament variable de 1 a 1,000 Ω o de 1 a 10,000 Ω.
Aquesta explicació és la teoria bàsica del pont de Wheatstone.

Presentació en vídeo de la teoria del pont de Wheatstone

Declaració: Respecteu l'original, bons articles mereixen ser compartits, si hi ha infracció contacteu per eliminar.