Teoria e principio del circuito a ponte di Wheatstone

Ponte di Wheatstone

Per misurare con precisione qualsiasi resistenza elettrica, il ponte di Wheatstone viene ampiamente utilizzato. Ci sono due resistori noti, uno resistore variabile e uno resistore sconosciuto connessi in forma di ponte come mostrato di seguito. Regolando il resistore variabile, la corrente attraverso il galvanometro viene azzerata. Quando la corrente attraverso il galvanometro diventa zero, il rapporto tra i due resistori noti è esattamente uguale al rapporto tra il valore regolato del resistore variabile e il valore della resistenza sconosciuta. In questo modo, il valore della resistenza elettrica sconosciuta può essere facilmente misurato utilizzando un ponte di Wheatstone.

Teoria del Ponte di Wheatstone

La disposizione generale del circuito del ponte di Wheatstone è mostrata nella figura sottostante. È un circuito a quattro bracci dove i bracci AB, BC, CD e AD consistono rispettivamente nelle resistenze elettriche P, Q, S e R.

Tra queste resistenze, P e Q sono resistenze elettriche fisse note e questi due bracci sono chiamati bracci di rapporto. Un galvanometro preciso e sensibile è connesso tra i terminali B e D attraverso un interruttore S2.
La sorgente di tensione di questo ponte di Wheatstone è connessa ai terminali A e C tramite un interruttore S1 come mostrato. Un resistore variabile S è connesso tra i punti C e D. Il potenziale al punto D può essere variato regolando il valore del resistore variabile. Supponiamo che le correnti I1 e I2 stiano fluendo attraverso i percorsi ABC e ADC rispettivamente.

Se variamo il valore della resistenza elettrica del braccio CD, il valore della corrente I2 sarà anch'esso variato poiché la tensione tra A e C è fissa. Se continuiamo ad aggiustare la resistenza variabile, una situazione può verificarsi quando la caduta di tensione sul resistore S, cioè I2.S, diventa esattamente uguale alla caduta di tensione sul resistore Q, cioè I1.Q. Quindi, il potenziale al punto B diventa uguale al potenziale al punto D, quindi la differenza di potenziale tra questi due punti è zero, pertanto la corrente attraverso il galvanometro è nulla. Allora la deflessione nel galvanometro è nulla quando l'interruttore S2 è chiuso.

Ora, dal circuito del ponte di Wheatstone

e

Ora, il potenziale del punto B rispetto al punto C non è altro che la caduta di tensione sul resistore Q e questa è

Di nuovo, il potenziale del punto D rispetto al punto C non è altro che la caduta di tensione sul resistore S e questa è


Uguagliando le equazioni (i) e (ii) otteniamo,

Nell'equazione sopra, i valori di S e P/Q sono noti, quindi il valore di R può essere facilmente determinato.
Le resistenze elettriche P e Q del ponte di Wheatstone sono realizzate con un rapporto definito, come 1:1; 10:1 o 100:1, noti come bracci di rapporto, e S, il braccio reostatico, è reso continuamente variabile da 1 a 1.000 Ω o da 1 a 10.000 Ω.
La spiegazione sopra è la teoria più basilare del ponte di Wheatstone.

Presentazione Video della Teoria del Ponte di Wheatstone

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