BrückeimWeizenstein ist eine Art von Elektrischer Kreislauf mit dem sich mit hoher Präzision die elektrischer Wiederstand Auf eins Widerstand Unbekannt. Diese Schaltungen bestehen aus vier Widerständen und einem Galvanometer. Wir sagen, dass die Wheatstone Bridge bei. ist Balance wenn kein elektrischer Strom durch die fließt Galvanometer.
Ö Galvanometer Es ist eines der ersten Geräte zur Messung von elektrischem Strom. Es ist ein Messgerät mit einer kleinen Nadel, das verwendet wird, um den Durchgang von elektrischem Strom durch eine rotierende Spule aufgrund der Wechselwirkung zwischen dem elektrischen Strom und dem Magnetfeld von einem kleinen Magneten erzeugt.
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Die folgende Abbildung zeigt das Schema eines Galvanometers. Uhr:
Mit dem Galvanometer können kleine elektrische Ströme gemessen werden.
Trotz ihres Namens wurde die Wheatstone Bridge erfunden von SamuelJägerChristie, habe jedoch sehr gelitten Modifikationen und Verbesserungen durch die Hände von Herr
CharlesWeizenstein, verantwortlich für die Popularisierung dieser Art von Schaltung. Charles Wheatstone ist auch für seine berühmte Erfindung bekannt, die Rheostat – ein variabler Widerstandswiderstand.Von den vier Widerständen, aus denen die Wheatstone-Brücke besteht, sind zwei bekannt, einer kann geändert werden (variabler Widerstand) und einer ist unbekannt. Wenn Sie einen unbekannten Widerstand an eine Wheatstone-Brücke anschließen, passen Sie den Wert des variablen Widerstands an, bis das Galvanometer meldet, dass kein elektrischer Strom durch ihn fließt.
Die folgende Abbildung zeigt, wie die Wheatstone-Brückenschaltung aussieht. Beachten Sie:
ichG – Strom im Galvanometer
RX – unbekannter Widerstand
R1, R2, R3 – bekannte Widerstände
Mit der obigen Schaltung ist es möglich, den Widerstandswert R. mit großer Genauigkeit zu bestimmenX. Daher ist es notwendig, dass die Wheatstone-Brücke im Gleichgewicht ist, d. h. die Differenzierung von elektrisches Potenzial zwischen den Zweigen CBA und ADB muss sein Null, damit kein Strom durch das Abzweiggalvanometer fließt CD.
Nach dem zweiten Kirchhoffschen Gesetz, das die ErhaltunggibtEnergie, wissen wir, dass die Summe der elektrischen Potenziale in einer geschlossenen Schleife Null sein muss. Daher ist die Summe der durch die Knoten gebildeten Maschenpotentiale ADC und auch aus dem netz DBC muss gleich 0 sein.
Um die elektrischen Potenziale in jedem dieser Zweige zu berechnen, verwenden wir das Ohmsche Gesetz, also verwenden wir dann die Regeln und Konventionen, die durch die Kirchhoffschen Gesetze und die in der vorherigen Abbildung gezeigte Schaltung festgelegt sind, haben wir Folgendes: Ergebnis:
Als Folge der Energieerhaltung können wir den unbekannten Widerstand durch das Kreuzprodukt der Widerstände bestimmen.
Nach Anwendung der Kirchoffschen Gesetze auf die oben genannten Netze schließen wir, dass es möglich ist, den Modul der unbekannten Festigkeit durch das Kreuzprodukt zwischen den Festigkeiten zu bestimmen. Eine andere Möglichkeit, das gleiche Ergebnis zu finden, wäre zuzugeben, dass der potenzielle Abfall zwischen den Punkten A und C und die Punkte A und D sind gleich, so dass kein elektrischer Strom durch das Galvanometer fließt.
Durch die Spannungsabfälle ist es auch möglich, den Zusammenhang zwischen den Kreuzprodukten zu finden
Video-Lektion: Wheatstone-Brücke
Anwendungen
Neben ihrer üblichen Verwendung – Messung unbekannter elektrischer Widerstände, kann die Wheatstone-Brücke auch in mehreren Arten verwendet werden Präzisionssensoren wie Waagen, Thermostate, Drucksensoren, Beschleunigungssensoren, Geräusch- und Bewegungsmelder etc.
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Übungen gelöst
1) Eine Wheatstone-Brücke, wie die in der Abbildung unten gezeigt, ist im Gleichgewicht, wenn ihre drei Widerstände mit einem Widerstand von 10 Ω, 20 Ω und 30 sind mit einem vierten Widerstand verbunden Unbekannt.
Die Alternative, die den elektrischen Widerstand des vierten Widerstands darstellt, ist:
a) 10
b) 20
c) 60
d) 40
e) 30
Auflösung:
Vorlage: Buchstabe C
Da sich die Wheatstone-Brücke im Gleichgewicht befindet, können wir sagen, dass das Kreuzprodukt ihrer Widerstände äquivalent ist. Daher führen wir folgende Berechnung durch:
2) Bestimmen Sie den Widerstandswert R an der unten gezeigten Wheatstone-Brücke. Nehmen Sie an, dass die Schaltung im Gleichgewicht ist.
Auflösung:
Da die Schaltung im Gleichgewicht ist, können wir das Kreuzprodukt der Widerstände verwenden. Wir müssen also die folgende Rechnung lösen:
Von mir. Rafael Helerbrock
Quelle: Brasilien Schule - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/ponte-wheatstone.htm