Теорія та принцип роботи мостової схеми Вітстона

Міст Вітстоуна

Для точного виміру будь-якого електричного опору широко використовується міст Вітстоуна. Є два відомих опори, один перемикач опору і один невідомий опір, з'єднані у формі моста, як показано нижче. Змінюючи значення перемикача опору, струм через гальванометр робиться нульовим. Коли струм через гальванометр стає нульовим, співвідношення двох відомих опор точно дорівнює співвідношенню налаштованого значення перемикача опору та значення невідомого опору. Таким чином, значення невідомого електричного опору можна легко визначити за допомогою моста Вітстоуна.

Теорія моста Вітстоуна

Загальне розташування схеми моста Вітстоуна показано на малюнку нижче. Це чотирирукавний міст, де рукави AB, BC, CD і AD складаються з електричних опор P, Q, S і R відповідно.

Серед цих опор P і Q — це відомі фіксовані електричні опори, і ці два рукави називаються співвідносними рукавами. Точний і чутливий гальванометр підключений між кінцями B і D через перемикач S2.
Джерело напруги для цього моста Вітстоуна підключене до кінців A і C через перемикач S1, як показано. Перемикач опору S підключений між точками C і D. Потенціал в точці D можна змінити, налаштовуючи значення перемикача опору. Припустимо, що струми I1 і I2 протікають шляхами ABC і ADC відповідно.

Якщо ми змінюємо значення електричного опору руки CD, значення струму I2 також зміниться, оскільки напруга між A і C фіксована. Якщо ми продовжуємо налаштовувати перемикач опору, може настати ситуація, коли напруга на опорі S, тобто I2. S, стане точно такою ж, як напруга на опорі Q, тобто I1.Q. Таким чином, потенціал в точці B стає рівним потенціалу в точці D, а отже, різниця потенціалів між цими двома точками дорівнює нулю, і струм через гальванометр дорівнює нулю. Тоді відхилення гальванометра дорівнює нулю, коли перемикач S2 замкнутий.

Тепер, згідно з схемою моста Вітстоуна

і

Потенціал точки B відносно точки C є нічим іншим, як напруга на опорі Q, і це

Знову ж таки, потенціал точки D відносно точки C є нічим іншим, як напруга на опорі S, і це


Прирівнюючи рівняння (i) і (ii), ми отримуємо,

У вищезазначеному рівнянні, значення S і P⁄Q відомі, тому значення R можна легко визначити.
Електричні опори P і Q моста Вітстоуна мають певне співвідношення, таке як 1:1, 10:1 або 100:1, відомі як співвідносні рукави, а S, резисторний рукав, є безперервно змінним від 1 до 1,000 Ω або від 1 до 10,000 Ω.
Наданий вище пояснення є найбазовішою теорією моста Вітстоуна.

Відеопрезентація теорії моста Вітстоуна

Заява: Поважайте оригінал, добрих статей варті поширення, якщо є порушення авторських прав, будь ласка, зв'яжіться для видалення.