ทฤษฎีและหลักการของวงจรสะพานวีทสโตน

วงจรสะพานวีทสโตน

ในการวัดความต้านทานไฟฟ้าอย่างแม่นยำ วงจรสะพานวีทสโตน ถูกใช้อย่างกว้างขวาง มีตัวต้านทานที่ทราบค่าสองตัว ตัวต้านทานปรับได้หนึ่งตัว และตัวต้านทานที่ไม่ทราบค่าหนึ่งตัว เชื่อมต่อในรูปแบบของสะพานดังแสดงไว้ด้านล่าง โดยการปรับตัวต้านทานปรับได้ กระแสผ่านแกลแวนโนมิเตอร์จะถูกทำให้เป็นศูนย์ เมื่อกระแสผ่านแกลแวนโนมิเตอร์เป็นศูนย์ อัตราส่วนของตัวต้านทานที่ทราบค่าสองตัวจะเท่ากับอัตราส่วนของค่าที่ปรับแล้วของตัวต้านทานปรับได้และค่าของตัวต้านทานที่ไม่ทราบค่า ในทางนี้ ค่าของตัวต้านทานไฟฟ้าที่ไม่ทราบค่าสามารถวัดได้ง่ายโดยใช้วงจรสะพานวีทสโตน

ทฤษฎีวงจรสะพานวีทสโตน

การจัดเรียงทั่วไปของ วงจรสะพานวีทสโตน แสดงไว้ในภาพด้านล่าง เป็นวงจรสะพานสี่แขน ซึ่งแขน AB, BC, CD และ AD ประกอบด้วยตัวต้านทาน P, Q, S และ R ตามลำดับ

ในตัวต้านทานเหล่านี้ P และ Q เป็นตัวต้านทานไฟฟ้าที่ทราบค่าคงที่และสองแขนนี้เรียกว่าแขนอัตราส่วน แกลแวนโนมิเตอร์ที่แม่นยำและไวต่อแรงดันถูกเชื่อมระหว่างขั้ว B และ D ผ่านสวิตช์ S2.
แหล่งกำเนิดแรงดันของ วงจรสะพานวีทสโตน ถูกเชื่อมต่อที่ขั้ว A และ C ผ่านสวิตช์ S1 ตามที่แสดง ตัวต้านทานปรับได้ S ถูกเชื่อมระหว่างจุด C และ D แรงดันที่จุด D สามารถเปลี่ยนแปลงได้โดยการปรับค่าตัวต้านทานปรับได้ สมมุติว่ากระแส I1 และกระแส I2 ไหลผ่านเส้นทาง ABC และ ADC ตามลำดับ

หากเราเปลี่ยนค่าความต้านทานไฟฟ้าของแขน CD ค่าของกระแส I2 จะเปลี่ยนแปลงตามเพราะแรงดันระหว่าง A และ C คงที่ หากเราปรับตัวต้านทานปรับได้ต่อไป สภาวะหนึ่งอาจเกิดขึ้นเมื่อแรงดันตกคร่อมตัวต้านทาน S หรือ I2. S เท่ากับแรงดันตกคร่อมตัวต้านทาน Q หรือ I1.Q ดังนั้นแรงดันที่จุด B จะเท่ากับแรงดันที่จุด D ทำให้แรงดันระหว่างจุด B และ D เป็นศูนย์ ดังนั้นกระแสผ่านแกลแวนโนมิเตอร์เป็นศูนย์ เมื่อสวิตช์ S2 ปิด

จาก วงจรสะพานวีทสโตน

และ

แรงดันที่จุด B เทียบกับจุด C คือแรงดันตกคร่อมตัวต้านทาน Q ซึ่งคือ

แรงดันที่จุด D เทียบกับจุด C คือแรงดันตกคร่อมตัวต้านทาน S ซึ่งคือ


จากการเท่ากันของสมการ (i) และ (ii) เราได้

ในสมการด้านบน ค่าของ S และ P/Q ทราบค่า ดังนั้นค่าของ R สามารถกำหนดได้ง่ายๆ
ตัวต้านทานไฟฟ้า P และ Q ของ วงจรสะพานวีทสโตน มีอัตราส่วนคงที่เช่น 1:1; 10:1 หรือ 100:1 ซึ่งเรียกว่าแขนอัตราส่วน และ S แขนรีโอสตัทสามารถปรับค่าต่อเนื่องได้จาก 1 ถึง 1,000 Ω หรือจาก 1 ถึง 10,000 Ω
คำอธิบายด้านบนเป็นทฤษฎีพื้นฐานของ วงจรสะพานวีทสโตน

การนำเสนอวิดีโอทฤษฎีวงจรสะพานวีทสโตน

คำแถลง: เคารพ ต้นฉบับ, บทความที่ดีควรแบ่งปัน, หากมีการละเมิดสิทธิ์โปรดติดต่อเพื่อลบ