مدار و پرینسیپال نظریه پل ویتستون

واتسون برج

برای اندازه‌گیری دقیق هر نوع مقاومت الکتریکی، واتسون برج به طور گسترده‌ای استفاده می‌شود. دو مقاومت شناخته شده وجود دارد، یک مقاومت متغیر و یک مقاومت ناشناخته که به صورت پلی به هم متصل شده‌اند، مانند آنچه در زیر نشان داده شده است. با تنظیم مقاومت متغیر، جریان از گالوانومتر به صفر می‌رسد. وقتی جریان از گالوانومتر صفر می‌شود، نسبت دو مقاومت شناخته شده دقیقاً با نسبت مقادیر تنظیم شده مقاومت متغیر و مقاومت ناشناخته برابر است. به این ترتیب، مقدار مقاومت الکتریکی ناشناخته می‌تواند به راحتی با استفاده از یک واتسون برج اندازه‌گیری شود.

نظریه واتسون برج

ترتیب کلی مدار واتسون برج در شکل زیر نشان داده شده است. این یک مدار پل چهار ذراعی است که ذراع‌های AB، BC، CD و AD به ترتیب شامل مقاومت‌های الکتریکی P، Q، S و R هستند.

در میان این مقاومت‌ها، P و Q مقاومت‌های الکتریکی ثابت شناخته شده هستند و این دو ذراع به عنوان ذراع‌های نسبت شناخته می‌شوند. یک گالوانومتر دقیق و حساس بین دو ترمینال B و D از طریق یک سوئیچ S2 متصل شده است.
منبع ولتاژ این واتسون برج به ترمینال‌های A و C از طریق یک سوئیچ S1 متصل شده است، مانند آنچه نشان داده شده است. یک مقاومت متغیر S بین نقطه C و D متصل شده است. پتانسیل در نقطه D با تنظیم مقدار مقاومت متغیر قابل تغییر است. فرض کنید جریان I1 و جریان I2 به ترتیب از مسیر ABC و ADC عبور می‌کنند.

اگر مقدار مقاومت الکتریکی ذراع CD تغییر کند، مقدار جریان I2 نیز تغییر خواهد کرد، زیرا ولتاژ بین A و C ثابت است. اگر ما ادامه دهیم مقاومت متغیر را تنظیم کنیم، وضعیتی ممکن است بوجود آید که کاهش ولتاژ در مقاومت S یعنی I2.S دقیقاً با کاهش ولتاژ در مقاومت Q یعنی I1.Q برابر می‌شود. بنابراین پتانسیل در نقطه B با پتانسیل در نقطه D برابر می‌شود، بنابراین تفاوت پتانسیل بین این دو نقطه صفر است و جریان از گالوانومتر صفر می‌شود. سپس انحراف در گالوانومتر صفر است وقتی سوئیچ S2 بسته شود.

حالا، از مدار واتسون برج

و

حالا پتانسیل نقطه B نسبت به نقطه C همان کاهش ولتاژ در مقاومت Q است و این

دوباره پتانسیل نقطه D نسبت به نقطه C همان کاهش ولتاژ در مقاومت S است و این


با مساوی کردن معادلات (i) و (ii) بدست می‌آوریم،

در معادله بالا، مقادیر S و P/Q شناخته شده‌اند، بنابراین مقدار R به راحتی قابل تعیین است.
مقاومت‌های الکتریکی P و Q در واتسون برج با نسبت مشخصی مانند 1:1؛ 10:1 یا 100:1 ساخته شده‌اند که به آن‌ها ذراع‌های نسبت گفته می‌شود و S ذراع رئوسی است که می‌تواند از 1 تا 1,000 Ω یا از 1 تا 10,000 Ω متغیر باشد.
توضیحات بالا نظریه اساسی واتسون برج است.

نمایش ویدئویی نظریه واتسون برج

بیانیه: احترام به اصل، مقالات خوبی که ارزش به اشتراک گذاری دارند، اگر تخلفی وجود دارد لطفاً تماس بگیرید تا حذف شود.