bruginWheatstone is een soort van elektrisch circuit waarmee met grote precisie kan worden gemeten elektrische weerstand op een weerstand onbekend. Deze circuits bestaan uit vier weerstanden en een galvanometer. We zeggen dat de Wheatstone-brug bij. is balans wanneer er geen elektrische stroom door de galvanometer.
O galvanometer het is een van de eerste apparaten die wordt gebruikt om elektrische stroom te meten. Het is een meetinstrument met een kleine naald, die wordt gebruikt om de doorgang van elektrische stroom door een roterende spoel aan te geven, vanwege de interactie tussen de elektrische stroom en de magnetisch veld geproduceerd door een kleine magneet.
Lees ook:Natuurkunde Curiosa
De onderstaande figuur toont het schema van een galvanometer. Kijk maar:
De galvanometer kan worden gebruikt om kleine elektrische stromen te meten.
Ondanks zijn naam, werd de Wheatstone Bridge uitgevonden door SamuelJagerChristie, heeft echter veel geleden wijzigingen en verbeteringen door de handen van
meneerCharlestarwesteen, verantwoordelijk voor het populariseren van dit type circuit. Charles Wheatstone staat ook bekend om zijn beroemde uitvinding, de regelweerstand – een variabele weerstandsweerstand.Van de vier weerstanden waaruit de Wheatstone-brug bestaat, zijn er twee bekend, één kan worden gewijzigd (variabele weerstand) en één is onbekend. Wanneer u een onbekende weerstand aansluit op een Wheatstone-brug, past u de waarde van de variabele weerstand aan totdat de galvanometer meldt dat er geen elektrische stroom doorheen gaat.
De onderstaande afbeelding laat zien hoe het Wheatstone-brugcircuit eruitziet, let op:
ikg – stroom in de galvanometer
RX – onbekende weerstand
R1, R2, R3 – bekende weerstanden
Met behulp van de bovenstaande schakeling is het mogelijk om met grote precisie de waarde van weerstand R. te bepalenX. Daarom is het noodzakelijk dat de Wheatstone-brug in evenwicht is, dat wil zeggen de differentiatie van elektrisch potentieel tussen de takken KBA en ADB moet zijn nul, zodat er geen stroom door de vertakkingsgalvanometer vloeit CD.
Volgens de tweede wet van Kirchhoff, die betrekking heeft op de behoudgeeftenergie, weten we dat de som van elektrische potentialen in een gesloten lus nul moet zijn. Daarom is de som van de meshpotentialen gevormd door de knooppunten ADC en ook van het gaas DBC moet gelijk zijn aan 0.
Om de elektrische potentialen in elk van deze takken te berekenen, gebruiken we de wet van Ohm, dus gebruiken we de regels en conventies die zijn vastgesteld door de wetten van Kirchhoff en het circuit dat in de vorige afbeelding is weergegeven, hebben we het volgende: resultaat:
Als gevolg van energiebesparing kunnen we de onbekende weerstand bepalen door het uitwendige product van de weerstanden.
Na toepassing van de wetten van Kirchoff op de hierboven genoemde mazen, concluderen we dat het mogelijk is om de modulus van de onbekende sterkte te bepalen door het kruisproduct tussen de sterktes. Een andere manier om hetzelfde resultaat te vinden zou zijn om toe te geven dat de potentiële daling tussen de punten A en C en de punten A en D gelijk zijn, zodat er geen elektrische stroom door de galvanometer vloeit.
Door de spanningsdalingen is het ook mogelijk om de relatie tussen de kruisproducten te vinden
Videoles: Brug van Wheatstone
toepassingen
Naast het algemene gebruik - het meten van onbekende elektrische weerstanden, kan de Wheatstone-brug ook in verschillende typen worden gebruikt precisiesensoren zoals weegschalen, thermostaten, druksensoren, versnellingssensoren, geluids- en bewegingsdetectoren, enz.
Lees ook: Nieuwsgierigheid over elektriciteit
Oefeningen opgelost
1) Een brug van Wheatstone, zoals die in de onderstaande afbeelding, is in balans wanneer de drie weerstanden, van weerstand 10, 20 Ω en 30, zijn verbonden met een vierde weerstandsweerstand onbekend.
Het alternatief dat de elektrische weerstand van de vierde weerstand presenteert, is:
a) 10
b) 20 Ω
c) 60
d) 40
e) 30 Ω
Resolutie:
Sjabloon: Letter C
Omdat de brug van Wheatstone in evenwicht is, kunnen we zeggen dat het uitwendige product van zijn weerstanden equivalent is. Daarom doen we de volgende berekening:
2) Bepaal de waarde van weerstand R op de hieronder getoonde brug van Wheatstone. Neem aan dat het circuit in evenwicht is.
Resolutie:
Omdat het circuit in evenwicht is, kunnen we het uitwendige product van de weerstanden gebruiken. We moeten dus de volgende berekening oplossen:
Door mij Rafael Helerbrock
Bron: Brazilië School - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/ponte-wheatstone.htm
