תורת מעגל גשר וויטסטון והעקרון שלו

גשר וויטסטון

כדי למדוד במדויק כל התנגדות חשמלית, גשר וויטסטון נמצא בשימוש נרחב. יש שני התנגדויות ידועות, אחת התנגדות משתנה ואחת התנגדות לא ידועה מחוברות בצורה של גשר כמתואר להלן. על ידי התאמה של ההתנגדות המשתנה, הזרם דרך הגלוונומטר מתפספס. כאשר הזרם דרך הגלוונומטר הפך לאפס, היחס בין שתי ההתנגדויות הידועות הוא בדיוק שווה ליחס בין הערך המותאם של ההתנגדות המשתנה והערך של ההתנגדות הלא ידועה. כך ניתן למדוד בקלות את ערך ההתנגדות החשמלית הלא ידועה באמצעות גשר וויטסטון.

תורת גשר וויטסטון

הפריסה הכללית של מעגל גשר וויטסטון מוצגת בתמונה להלן. זהו מעגל גשר ארבעה זרועות שבו הזרועות AB, BC, CD ו-AD מורכבות בהתנגדויות חשמליות P, Q, S ו-R בהתאמה.

מבין ההתנגדויות הללו, P ו-Q הן התנגדויות חשמליות ידועות ומוגדרות, והזרועות הללו מכונות זרועות יחס. גלוונומטר מדוייק ורגיש מחובר בין הנקודות B ו-D דרך סוויץ' S2.
מקור המתח של גשר וויטסטון מחובר לנקודות A ו-C דרך סוויץ' S1 כמתואר. התנגדות משתנה S מחוברת בין הנקודה C והנקודה D. המתח בנקודה D יכול להשתנות על ידי התאמה של ערך ההתנגדות המשתנה. נניח כי הזרמים I1 ו-I2 זורמים במסלולים ABC ו-ADC בהתאמה.

אם נעביר את ערך ההתנגדות החשמלית של הזרוע CD, ערך הזרם I2 גם כן ישתנה, מאחר והמתח בין A ו-C קבוע. אם נמשיך להתאים את ההתנגדות המשתנה, מצב אחד עשוי להיווצר בו המתח על ההתנגדות S, שהוא I2.S, יהיה בדיוק שווה למתח על ההתנגדות Q, שהוא I1.Q. לכן המתח בנקודה B יהיה שווה למתח בנקודה D, ולכן ההבדל במתח בין שתי הנקודות יהיה אפס, ולכן הזרם דרך הגלוונומטר יהיה אפס. אז האפידה בגלוונומטר תהיה אפס כשהסוויץ' S2 סגור.

עכשיו, מה מעגל גשר וויטסטון

ו-

עכשיו המתח בנקודה B ביחס לנקודה C הוא פשוט המתח על ההתנגדות Q וזה

שוב, המתח בנקודה D ביחס לנקודה C הוא פשוט המפל המתח על ההתנגדות S וזה


בהשוואה, המשוואות (i) ו-(ii) אנחנו מקבלים,

כאן, במשוואה העליונה, הערכים של S ו-P/Q הם ידועים, כך שהערך של R יכול להיות קלה לקביעת.
ההתנגדויות החשמליות P ו-Q של גשר וויטסטון הן בערך יחס מסוים כגון 1:1; 10:1 או 100:1 המכונות זרועות יחס, ו-S הז'סטט הוא משתנה באופן רציף מ-1 עד 1,000 Ω או מ-1 עד 10,000 Ω.
הסבר זה הוא הבסיסי ביותר לתורת גשר וויטסטון.

הצגת וידאו לתורת גשר וויטסטון

Statement: Respect the original, good articles worth sharing, if there is infringement please contact delete.