Теория и принцип работы мостовой схемы Уитстона

Мостовая схема Уитстона

Для точного измерения любого электрического сопротивления широко используется мостовая схема Уитстона. В ней используются два известных сопротивления, одно переменное сопротивление и одно неизвестное сопротивление, соединенные в виде моста, как показано ниже. При регулировке переменного сопротивления ток через гальванометр устанавливается равным нулю. Когда ток через гальванометр становится равным нулю, отношение двух известных сопротивлений точно равно отношению отрегулированного значения переменного сопротивления к значению неизвестного сопротивления. Таким образом, значение неизвестного электрического сопротивления можно легко измерить, используя мостовую схему Уитстона.

Теория мостовой схемы Уитстона

Общая схема мостовой схемы Уитстона показана на рисунке ниже. Это четырехплечевой мост, где плечи AB, BC, CD и AD состоят из электрических сопротивлений P, Q, S и R соответственно.

Из этих сопротивлений P и Q являются известными фиксированными электрическими сопротивлениями, и эти два плеча называются плечами отношения. Точный и чувствительный гальванометр подключен между терминалами B и D через выключатель S2.
Напряжение источника питания этой мостовой схемы Уитстона подключено к терминалам A и C через выключатель S1, как показано. Переменное сопротивление S подключено между точками C и D. Потенциал в точке D можно изменять, регулируя значение переменного сопротивления. Предположим, что ток I1 и ток I2 текут по путям ABC и ADC соответственно.

Если мы изменяем значение электрического сопротивления плеча CD, значение тока I2 также изменится, так как напряжение между A и C является постоянным. Если мы продолжаем регулировать переменное сопротивление, может возникнуть ситуация, когда падение напряжения на сопротивлении S, то есть I2.S, становится точно равным падению напряжения на сопротивлении Q, то есть I1.Q. Таким образом, потенциал в точке B становится равным потенциалу в точке D, поэтому разность потенциалов между этими двумя точками равна нулю, следовательно, ток через гальванометр равен нулю. Тогда отклонение гальванометра равно нулю, когда выключатель S2 закрыт.

Теперь, из мостовой схемы Уитстона

и

Потенциал точки B относительно точки C представляет собой падение напряжения на сопротивлении Q, и это

Снова потенциал точки D относительно точки C представляет собой падение напряжения на сопротивлении S, и это


Приравнивая уравнения (i) и (ii), получаем,

В этом уравнении значения S и P/Q известны, поэтому значение R можно легко определить.
Электрические сопротивления P и Q мостовой схемы Уитстона имеют определенное соотношение, такое как 1:1, 10:1 или 100:1, известное как плечи отношения, а S, резистор плеча, сделан непрерывно переменным от 1 до 1,000 Ом или от 1 до 10,000 Ом.
Выше приведено основное объяснение теории мостовой схемы Уитстона.

Видеопрезентация теории мостовой схемы Уитстона

Заявление: Уважайте оригинальные материалы, хорошие статьи стоят того, чтобы их делиться. Если есть нарушение авторских прав, пожалуйста, свяжитесь для удаления.