كوبريفيويتستون هو نوع من الدائرة الكهربائية والتي يمكن استخدامها لقياس ، بدقة كبيرة ، المقاومة الكهربائية على واحد المقاوم غير معروف. تتكون هذه الدوائر من أربع مقاومات وجلفانومتر. نقول أن جسر ويتستون في الرصيد عندما لا يكون هناك تيار كهربائي يتدفق عبر الجلفانومتر.
ا الجلفانومتر وهو من أوائل الأجهزة المستخدمة لقياس التيار الكهربائي. هو جهاز قياس يحتوي على إبرة صغيرة ، تستخدم للإشارة إلى مرور التيار الكهربائي عبر ملف دوار ، وذلك بسبب التفاعل بين التيار الكهربائي والتيار الكهربائي. حقل مغناطيسي التي تنتجها مغناطيس صغير.
اقرأ أيضا:فضول الفيزياء
يوضح الشكل أدناه التخطيطي للجلفانومتر. يشاهد:
يمكن استخدام الجلفانومتر لقياس التيارات الكهربائية الصغيرة.
على الرغم من اسمه ، اخترع جسر ويتستون صموئيلصيادكريستي ، ومع ذلك ، عانى كثيرا التعديلات و تحسينات على يد سيدي المحترمتشارلزويتستون، مسؤولة عن تعميم هذا النوع من الدوائر. يُعرف تشارلز ويتستون أيضًا باختراعه الشهير ، و مقاومة متغيرة - مقاومة متغيرة المقاومة.
من بين المقاومات الأربعة التي يتكون منها جسر ويتستون ، اثنان معروفان ، ويمكن تغيير أحدهما (مقاومة متغيرة) وواحد غير معروف. عند توصيل مقاومة غير معروفة بجسر ويتستون ، اضبط قيمة المقاومة المتغيرة حتى يبلغ الجلفانومتر عن عدم وجود تيار كهربائي يمر عبره.
يوضح الشكل أدناه كيف تبدو دائرة جسر ويتستون ، لاحظ:
أناز - التيار في الجلفانومتر
رX - مقاومة غير معروفة
ر1، ر2، ر3 - المقاومات المعروفة
باستخدام الدائرة أعلاه ، من الممكن تحديد قيمة المقاومة R بدقة كبيرةX. لذلك ، من الضروري أن يكون جسر ويتستون في حالة توازن ، أي تمايز الجهد الكهربائي بين الفروع CBA و ADB يجب أن باطل، بحيث لا يتدفق التيار خلال فرع الجلفانومتر قرص مضغوط.
وفقًا لقانون Kirchhoff الثاني ، الذي يتعلق بـ الحفاظ علىيعطيطاقة، نعلم أن مجموع الجهد الكهربائي في حلقة مغلقة يجب أن يكون صفرًا. لذلك ، مجموع إمكانات الشبكة التي شكلتها العقد ADC وكذلك من الشبكة DBC يجب أن تكون مساوية لـ 0.
لحساب الجهد الكهربائي في كل فرع من هذه الفروع ، سنستخدم قانون أوم ، ومن ثم نستخدم القواعد والاتفاقيات التي وضعتها قوانين كيرشوف والدائرة الموضحة في الشكل السابق ، سيكون لدينا ما يلي نتيجة:
نتيجة للحفاظ على الطاقة ، يمكننا تحديد المقاومة غير المعروفة من خلال المنتج العرضي للمقاومات.
بعد تطبيق قوانين كيرشوف على الشبكات المذكورة أعلاه ، نستنتج أنه من الممكن تحديد معامل القوة غير المعروفة من خلال الضرب المتقاطع بين نقاط القوة. هناك طريقة أخرى للعثور على نفس النتيجة وهي الاعتراف بأن الانخفاض المحتمل بين النقطتين أ و C والنقطتان A و D متساويتان بحيث لا يتدفق تيار كهربائي عبر الجلفانومتر.
من خلال انخفاض الجهد ، من الممكن أيضًا العثور على العلاقة بين النواتج المتقاطعة
درس فيديو: جسر ويتستون
التطبيقات
بالإضافة إلى الاستخدام الشائع - قياس المقاومة الكهربائية غير المعروفة ، يمكن أيضًا استخدام جسر ويتستون في عدة أنواع مستشعرات الدقة مثل المقاييس ، منظمات الحرارة ، مستشعرات الضغط ، مستشعرات التسارع ، كاشفات الضوضاء والحركة ، إلخ.
اقرأ أيضا: الفضول حول الكهرباء
تمارين حلها
1) جسر ويتستون ، مثل الجسر الموضح في الشكل أدناه ، يكون في حالة توازن عندما يكون جسره الثلاثة المقاومات ذات المقاومة 10 و 20 و 30 متصلة بمقاوم رابع غير معروف.
البديل الذي يقدم المقاومة الكهربائية للمقاوم الرابع هو:
أ) 10
ب) 20
ج) 60
د) 40
هـ) 30
القرار:
قالب: الحرف ج
نظرًا لأن جسر ويتستون في حالة توازن ، يمكننا القول إن الناتج المتقاطع لمقاوماته مكافئ. لذلك ، سوف نقوم بالحسابات التالية:
2) حدد قيمة المقاومة R على جسر ويتستون الموضح أدناه. افترض أن الدائرة في حالة توازن.
القرار:
نظرًا لأن الدائرة في حالة توازن ، يمكننا استخدام الناتج المتقاطع للمقاومات. وبالتالي ، يجب علينا حل الحساب التالي:
بي. رافائيل هيلربروك
مصدر: مدرسة البرازيل - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/ponte-wheatstone.htm
