Wheatstone Brok-cirkuit teori og princippet

Wheatstone Bridge

For at måle elektrisk modstand præcist, anvendes Wheatstone bridge ofte. Der er to kendte modstandere, en variabel modstander og en ukendt modstander forbundet i broform som vist nedenfor. Ved at justere den variable modstander, gøres strømmen igennem galvanometeret nul. Når strømmen igennem galvanometeret bliver nul, er forholdet mellem de to kendte modstandere præcis lig med forholdet mellem den justerede værdi af den variable modstand og værdien af den ukendte modstand. På denne måde kan værdien af den ukendte elektriske modstand nemt måles ved hjælp af en Wheatstone Bridge.

Wheatstone Bridge Teori

Den generelle opstilling af Wheatstone bridge kredsløb er vist på figuren nedenfor. Det er et firearmet brokredsløb, hvor armerne AB, BC, CD og AD består af elektriske modstandere P, Q, S og R henholdsvis.

Af disse modstandere er P og Q kendte fikserede elektriske modstandere, og disse to arme kaldes for forholdarms. Et præcist og følsomt galvanometer er forbundet mellem terminalerne B og D via en skælde S2.
Strømforsyningen til denne Wheatstone bridge er forbundet til terminalerne A og C via en skælde S1 som vist. En variabel modstander S er forbundet mellem punktet C og D. Potentialet ved punktet D kan variere ved at justere værdien af den variable modstand. Antag at strøm I1 og strøm I2 løber gennem stierne ABC og ADC henholdsvis.

Hvis vi varierer værdien af den elektriske modstand i arm CD, vil værdien af strømmen I2 også variere, da spændingen mellem A og C er fast. Hvis vi fortsætter med at justere den variable modstand, kan der komme en situation, hvor spændingsfaldet over modstanderen S, altså I2.S, bliver præcis lige med spændingsfaldet over modstanderen Q, altså I1.Q. Derved bliver potentialet ved punktet B lige med potentialet ved punktet D, så potentielle forskellen mellem disse to punkter er nul, og strømmen igennem galvanometeret er nul. Da er deflectionen i galvanometeret nul, når skælden S2 er lukket.

Nu, fra Wheatstone bridge kredsløb

og

Nu er potentialet ved punktet B i forhold til punktet C intet andet end spændingsfaldet over modstanderen Q, og dette er

Igen er potentialet ved punktet D i forhold til punktet C intet andet end spændingsfaldet over modstanderen S, og dette er


Ved at sætte ligninger (i) og (ii) lig med hinanden, får vi,

Her i ovenstående ligning er værdierne af S og P/Q kendte, så værdien af R kan let bestemmes.
Elektriske modstandere P og Q i Wheatstone bridge er lavet i bestemte forhold som 1:1, 10:1 eller 100:1, kendt som forholdarms, og S, rheostatarmen, er lavet kontinuerligt variabel fra 1 til 1.000 Ω eller fra 1 til 10.000 Ω.
Ovenstående forklaring er den mest grundlæggende Wheatstone bridge teori.

Video Præsentation af Wheatstone Bridge Teori

Erklæring: Respektér det originale, godartikler er værd at deles, hvis der er overtrædelse kontakt os for sletning.