broiWheatstone er en slags elektrisk kredsløb som med stor præcision kan bruges til at måle elektrisk modstand på en modstand ukendt. Disse kredsløb består af fire modstande og et galvanometer. Vi siger, at Wheatstone Bridge er ved balance når der ikke strømmer nogen elektrisk strøm gennem galvanometer.
O galvanometer det er en af de første enheder, der bruges til at måle elektrisk strøm. Det er en måleenhed, der har en lille nål, der bruges til at indikere passage af elektrisk strøm gennem en roterende spole på grund af interaktionen mellem den elektriske strøm og magnetfelt produceret af en lille magnet.
Læs også:Fysik kuriositeter
Figuren nedenfor viser skemaet for et galvanometer. Holde øje:
Galvanometeret kan bruges til at måle små elektriske strømme.
På trods af navnet blev Wheatstone Bridge opfundet af SamuelJægerChristie, dog lidt meget ændringer og forbedringer af hænderne på hrCharlesWheatstone, ansvarlig for popularisering af denne type kredsløb. Charles Wheatstone er også kendt for sin berømte opfindelse, The reostat - en modstand med variabel modstand.
Af de fire modstande, der udgør Wheatstone-broen, er to kendt, en kan ændres (variabel modstand) og en er ukendt. Når du forbinder en ukendt modstand til en Wheatstone-bro, skal du justere værdien af den variable modstand, indtil galvanometeret rapporterer, at der ikke er nogen elektrisk strøm, der passerer gennem den.
Figuren nedenfor viser, hvordan Wheatstone-brokredsen ser ud, bemærk:
jegg - strøm i galvanometeret
Rx - ukendt modstand
R1, R2, R3 - kendte modstande
Ved hjælp af ovenstående kredsløb er det muligt at bestemme værdien af modstand R med stor præcisionX. Derfor er det nødvendigt, at Wheatstone-broen er i ligevægt, det vil sige differentieringen af elektrisk potentiale blandt grenene CBA og ADB må være nul, således at der ikke strømmer strøm gennem galvanometeret CD.
I henhold til Kirchhoffs anden lov, der vedrører bevarelsegiverenergi, vi ved, at summen af elektriske potentialer i en lukket sløjfe skal være nul. Derfor er summen af maskepotentialerne dannet af noderne ADC og også fra masken DBC skal være lig med 0.
For at beregne de elektriske potentialer i hver af disse grene bruger vi Ohms lov, så derefter bruger vi regler og konventioner oprettet ved Kirchhoffs love og kredsløbet vist i den foregående figur, har vi følgende resultat:
Som en konsekvens af energibesparelse kan vi bestemme den ukendte modstand ved modstandernes krydsprodukt.
Efter at have anvendt Kirchoffs love på maskerne nævnt ovenfor konkluderer vi, at det er muligt at bestemme modulet for den ukendte styrke gennem krydsproduktet mellem styrkerne. En anden måde at finde det samme resultat på ville være at indrømme, at det potentielle fald mellem punkt A og C og punkterne A og D er ens, så der ikke strømmer nogen elektrisk strøm gennem galvanometeret.
Gennem spændingsfaldene er det også muligt at finde forholdet mellem krydsprodukterne
Videolektion: Wheatstone Bridge
applikationer
Ud over den almindelige anvendelse - måling af ukendte elektriske modstande, kan Wheatstone-broen også bruges i flere typer præcisionssensorer såsom skalaer, termostater, trykfølere, accelerationssensorer, støj- og bevægelsesdetektorer osv.
Læs også: Nysgerrighed omkring elektricitet
løste øvelser
1) En Wheatstone-bro, som den der er vist i nedenstående figur, er i balance, når den er tre modstande, med modstand 10 Ω, 20 Ω og 30 Ω, er forbundet til en fjerde modstandsmodstand ukendt.
Alternativet, der præsenterer den fjerde modstands elektriske modstand, er:
a) 10 Ω
b) 20 Ω
c) 60
d) 40 Ω
e) 30 Ω
Løsning:
Skabelon: Bogstav C
Da Wheatstone-broen er i ligevægt, kan vi sige, at krydsproduktet af dens modstande er ækvivalent. Derfor foretager vi følgende beregning:
2) Bestem værdien af modstand R på Wheatstone-broen vist nedenfor. Antag, at kredsløbet er i ligevægt.
Løsning:
Da kredsløbet er i ligevægt, kan vi bruge krydsproduktet af modstandene. Således skal vi løse følgende beregning:
Af mig Rafael Helerbrock
Kilde: Brasilien skole - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/ponte-wheatstone.htm
