pontenelpietra di grano è una specie di circuito elettrico che può essere utilizzato per misurare, con grande precisione, il resistenza elettrica nessuno resistore sconosciuto. Questi circuiti sono costituiti da quattro resistori e un galvanometro. Diciamo che il ponte di Wheatstone è a equilibrio quando non c'è corrente elettrica che scorre attraverso il galvanometro.
oh galvanometro è uno dei primi dispositivi utilizzati per misurare la corrente elettrica. È un dispositivo di misura dotato di un piccolo ago, utilizzato per indicare il passaggio di corrente elettrica attraverso una bobina rotante, dovuto all'interazione tra la corrente elettrica e campo magnetico prodotto da un piccolo magnete.
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La figura seguente mostra lo schema di un galvanometro. Orologio:
Il galvanometro può essere utilizzato per misurare piccole correnti elettriche.
Nonostante il nome, il ponte di Wheatstone è stato inventato da SamueleCacciatoreChristie, tuttavia, ha sofferto alla grande
modifiche e miglioramenti per mano di signoreCarlopietra di grano, responsabile della divulgazione di questo tipo di circuito. Charles Wheatstone è noto anche per la sua famosa invenzione, il reostato – un resistore a resistenza variabile.Dei quattro resistori che compongono il ponte di Wheatstone, due sono noti, uno modificabile (resistenza variabile) e uno sconosciuto. Quando si collega una resistenza sconosciuta a un ponte di Wheatstone, regolare il valore della resistenza variabile finché il galvanometro non segnala che non è attraversata da corrente elettrica.
La figura seguente mostra l'aspetto del circuito del ponte di Wheatstone, nota:
iog – corrente nel galvanometro
RX – resistenza sconosciuta
R1, R2, R3 – resistenze note
Utilizzando il circuito di cui sopra, è possibile determinare con grande precisione il valore della resistenza RX. Pertanto, è necessario che il ponte di Wheatstone sia in equilibrio, cioè la differenziazione di potenziale elettrico tra i rami CBA e ADB deve essere nullo, in modo che nessuna corrente fluisca attraverso il galvanometro di ramo CD.
Secondo la seconda legge di Kirchhoff, che riguarda la conservazionedàenergia, sappiamo che la somma dei potenziali elettrici in un anello chiuso deve essere zero. Pertanto, la somma dei potenziali di maglia formati dai nodi ADC e anche dalla maglia DBC deve essere uguale a 0.
Per calcolare i potenziali elettrici in ciascuno di questi rami, useremo la legge di Ohm, quindi usando il regole e convenzioni stabilite dalle leggi di Kirchhoff e dal circuito mostrato nella figura precedente, avremo il seguente risultato:
Come conseguenza della conservazione dell'energia, possiamo determinare la resistenza sconosciuta dal prodotto incrociato dei resistori.
Dopo aver applicato le leggi di Kirchoff alle maglie sopra menzionate, concludiamo che è possibile determinare il modulo della resistenza incognita attraverso il prodotto incrociato tra le forze. Un altro modo per trovare lo stesso risultato sarebbe ammettere che la caduta potenziale tra i punti A e C e i punti A e D sono uguali in modo che non vi sia corrente elettrica che scorre attraverso il galvanometro.
Attraverso le cadute di tensione, è anche possibile trovare la relazione tra i prodotti incrociati
Lezione video: Ponte di Wheatstone
applicazioni
Oltre al suo uso comune - misurare resistenze elettriche sconosciute, il ponte di Wheatstone può essere utilizzato anche in diversi tipi sensori di precisione come bilance, termostati, sensori di pressione, sensori di accelerazione, rilevatori di rumore e movimento, ecc.
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esercizi risolti
1) Un ponte di Wheatstone, come quello mostrato nella figura sottostante, è in equilibrio quando i suoi tre resistori, di resistenza 10 Ω, 20 Ω e 30 Ω, sono collegati a un quarto resistore di resistenza sconosciuto.
L'alternativa che presenta la resistenza elettrica del quarto resistore è:
a) 10
b) 20
c) 60
d) 40
e) 30
Risoluzione:
Modello: lettera C
Poiché il ponte di Wheatstone è in equilibrio, possiamo dire che il prodotto vettoriale delle sue resistenze è equivalente. Pertanto, faremo il seguente calcolo:
2) Determinare il valore della resistenza R sul ponte di Wheatstone mostrato sotto. Supponiamo che il circuito sia in equilibrio.
Risoluzione:
Poiché il circuito è in equilibrio, possiamo utilizzare il prodotto vettoriale delle resistenze. Quindi, dovremmo risolvere il seguente calcolo:
Di Me. Rafael Helerbrock
Fonte: Scuola Brasile - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/ponte-wheatstone.htm
