Teorie a princip obvodu Wheatstone Bridge

Wheatstoneův most

Pro přesné měření jakéhokoli elektrického odporu se často používá Wheatstoneův most. Existují dva známé odporové prvky, jeden proměnný odpor a jeden neznámý odpor spojené v tvaru mostu, jak je ukázáno níže. Nastavením proměnného odporu se proud procházející galvanometrem nastaví na nulu. Když proud procházející galvanometrem dosáhne nuly, je poměr dvou známých odporných prvků přesně roven poměru nastavené hodnoty proměnného odporu a hodnoty neznámého odporu. Tímto způsobem lze snadno změřit hodnotu neznámého elektrického odporu pomocí Wheatstoneova mostu.

Theorie Wheatstoneova mostu

Obecné uspořádání Wheatstoneova mostového obvodu je znázorněno na následujícím obrázku. Jedná se o čtyřramenný mostový obvod, kde ramena AB, BC, CD a AD jsou tvořena elektrickými odpory P, Q, S a R.

Z těchto odporných prvků P a Q jsou známé pevné elektrické odpory a tato dvě ramena jsou označována jako poměrová ramena. Mezi terminály B a D je připojen přes spínač S2 přesný a citlivý galvanometr.
Zdroj napětí tohoto Wheatstoneova mostu je připojen k terminálům A a C přes spínač S1, jak je znázorněno. Proměnný odpor S je připojen mezi body C a D. Potenciál v bodě D lze měnit nastavením hodnoty proměnného odporu. Předpokládejme, že proud I1 a proud I2 plynou přes cesty ABC a ADC.

Pokud změníme hodnotu elektrického odporu ramene CD, změní se také hodnota proudu I2, protože napětí mezi A a C je pevné. Pokud budeme dále upravovat proměnný odpor, může nastat situace, kdy napěťový skok na odporném prvku S, tedy I2. S, bude přesně roven napěťovému skoku na odporném prvku Q, tedy I1.Q. Tím pádem se potenciál v bodě B stane roven potenciálu v bodě D, a tedy rozdíl potenciálů mezi těmito dvěma body je nulový, což znamená, že proud procházející galvanometrem je nulový. Pak deflexe galvanometru bude nulová, když je spínač S2 uzavřen.

Nyní, z Wheatstoneova mostového obvodu

a

Nyní je potenciál bodu B vzhledem k bodu C nic jiného než napěťový skok přes odporný prvek Q, což je

Opět je potenciál bodu D vzhledem k bodu C nic jiného než napěťový skok přes odporný prvek S, což je


Dosazením rovnic (i) a (ii) dostaneme,

V následující rovnici jsou hodnoty S a P/Q známé, takže hodnota R lze snadno určit.
Elektrické odpory P a Q Wheatstoneova mostu jsou vyrobeny s určitým poměrem, jako 1:1, 10:1 nebo 100:1, známé jako poměrová ramena, a S, rheostatové rameno, je postupně variabilní od 1 do 1 000 Ω nebo od 1 do 10 000 Ω.
Výše uvedené vysvětlení je nejzákladnější teorií Wheatstoneova mostu.

Video prezentace teorie Wheatstoneova mostu

Poznámka: Respektujte originál, dobré články stojí za sdílení, pokud došlo k porušení autorských práv, obraťte se prosím na nás pro jejich odstranění.