위트스톤 브리지 회로 이론 및 원리

Wheatstone 다리

전기 저항을 정확하게 측정하기 위해 Wheatstone 다리가 널리 사용됩니다. 두 개의 알려진 저항기, 하나의 가변 저항기 및 하나의 알려지지 않은 저항기가 아래에 표시된 것처럼 다리 형태로 연결됩니다. 가변 저항기를 조정하여 갈바노미터를 통과하는 전류를 0으로 만듭니다. 갈바노미터를 통과하는 전류가 0이 되면, 두 개의 알려진 저항기의 비율은 가변 저항기의 조정된 값과 알려지지 않은 저항기의 값의 비율과 정확히 같습니다. 이렇게 하여 Wheatstone 다리를 사용하여 알려지지 않은 전기 저항 값을 쉽게 측정할 수 있습니다.

Wheatstone 다리 이론

아래 그림에서 보듯이 Wheatstone 다리 회로의 일반적인 구조는 다음과 같습니다. 이는 AB, BC, CD, AD 팔이 각각 P, Q, S, R 저항으로 구성된 4개의 팔을 가진 다리 회로입니다.

이 중 P와 Q는 알려진 고정 저항이며, 이 두 팔은 비율 팔이라고 합니다. 정확하고 민감한 갈바노미터가 스위치 S2를 통해 단자 B와 D 사이에 연결됩니다. 이 Wheatstone 다리의 전압 소스는 스위치 S1를 통해 단자 A와 C에 연결됩니다. 가변 저항기 S는 점 C와 D 사이에 연결되어 있습니다. 가변 저항기의 값을 조정하여 점 D의 전위를 변경할 수 있습니다. I1과 I2 전류가 각각 ABC와 ADC 경로를 통해 흐른다고 가정합니다.

CD 팔의 전기 저항 값을 변경하면 I2 전류 값도 변경됩니다. A와 C 사이의 전압이 고정되어 있기 때문입니다. 가변 저항을 계속 조정하면, 저항기 S의 전압 강하(I2.S)가 저항기 Q의 전압 강하(I1.Q)와 정확히 일치하는 상황이 올 수 있습니다. 따라서 점 B와 점 D의 전위가 같아져서 이 두 점 사이의 전위 차는 0이 되고, 갈바노미터를 통과하는 전류는 0이 됩니다. 그러면 S2 스위치가 닫힐 때 갈바노미터의 편차는 0이 됩니다.

이제, Wheatstone 다리 회로에서

그리고

점 B의 점 C에 대한 전위는 저항기 Q의 전압 강하와 동일하며, 이는

다시, 점 D의 점 C에 대한 전위는 저항기 S의 전압 강하와 동일하며, 이는


방정식 (i)와 (ii)를 등식화하면,

위 방정식에서 S와 P/Q의 값은 알려져 있으므로, R의 값은 쉽게 결정할 수 있습니다. Wheatstone 다리의 전기 저항 P와 Q는 1:1, 10:1 또는 100:1 등의 특정 비율로 만들어지며, 이를 비율 팔이라고 합니다. S 라는 가변 저항기는 1부터 1,000 Ω 또는 1부터 10,000 Ω까지 연속적으로 변동 가능하게 만들어집니다. 위 설명은 가장 기본적인 Wheatstone 다리 이론입니다.

Wheatstone 다리 이론의 영상 설명

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