Teori dan Prinsip Rangkaian Jembatan Wheatstone

Electrical4u

Bidang: Listrik Dasar

China

Apa Itu Rangkaian Jembatan Wheatstone

Jembatan Wheatstone

Untuk mengukur dengan akurat hambatan listrik apa pun, Jembatan Wheatstone banyak digunakan. Ada dua resistor yang diketahui, satu resistor variabel, dan satu resistor yang tidak diketahui terhubung dalam bentuk jembatan seperti yang ditunjukkan di bawah. Dengan menyesuaikan resistor variabel, arus melalui Galvanometer dibuat menjadi nol. Ketika arus melalui galvanometer menjadi nol, rasio dua resistor yang diketahui persis sama dengan rasio nilai yang disesuaikan dari resistor variabel dan nilai resistor yang tidak diketahui. Dengan cara ini, nilai hambatan listrik yang tidak diketahui dapat dengan mudah diukur menggunakan Jembatan Wheatstone.

Jembatan-Wheatstone

Teori Jembatan Wheatstone

Susunan umum rangkaian Jembatan Wheatstone ditunjukkan pada gambar di bawah. Ini adalah rangkaian jembatan empat lengan di mana lengan AB, BC, CD, dan AD masing-masing terdiri dari hambatan listrik P, Q, S, dan R.

Dari hambatan-hambatan ini, P dan Q adalah hambatan listrik tetap yang diketahui dan kedua lengan ini disebut sebagai lengan rasio. Galvanometer yang akurat dan sensitif terhubung antara terminal B dan D melalui saklar S2.
Sumber tegangan dari Jembatan Wheatstone ini terhubung ke terminal A dan C melalui saklar S1 seperti yang ditunjukkan. Sebuah resistor variabel S terhubung antara titik C dan D. Potensial di titik D dapat diubah dengan menyesuaikan nilai resistor variabel. Misalkan arus I1 dan arus I2 mengalir melalui jalur ABC dan ADC masing-masing.

Jika kita ubah nilai hambatan listrik lengan CD, nilai arus I2 juga akan berubah karena tegangan antara A dan C adalah tetap. Jika kita terus menyesuaikan hambatan variabel, suatu saat mungkin terjadi ketika penurunan tegangan di resistor S, yaitu I2. S, menjadi tepat sama dengan penurunan tegangan di resistor Q, yaitu I1.Q. Dengan demikian, potensial di titik B menjadi sama dengan potensial di titik D, sehingga perbedaan potensial antara kedua titik tersebut adalah nol, sehingga arus melalui galvanometer adalah nol. Maka defleksi di galvanometer adalah nol ketika saklar S2 ditutup.

Sekarang, dari rangkaian Jembatan Wheatstone

dan

Sekarang potensial titik B relatif terhadap titik C tidak lain adalah penurunan tegangan di resistor Q dan ini adalah

Kembali, potensial titik D relatif terhadap titik C tidak lain adalah penurunan tegangan di resistor S dan ini adalah

Dengan menyamakan, persamaan (i) dan (ii) kita mendapatkan,

Di sini, dalam persamaan di atas, nilai S dan P⁄Q diketahui, sehingga nilai R dapat dengan mudah ditentukan.
Hambatan listrik P dan Q dari Jembatan Wheatstone dibuat dengan rasio tertentu seperti 1:1; 10:1 atau 100:1 yang dikenal sebagai lengan rasio dan S, lengan reostat, dibuat variabel secara kontinu dari 1 hingga 1,000 Ω atau dari 1 hingga 10,000 Ω.
Penjelasan di atas adalah teori Jembatan Wheatstone paling dasar.