broiWheatstone er en slags elektrisk krets som kan brukes til å måle, med stor presisjon, elektrisk motstand på en motstand ukjent. Disse kretsene består av fire motstander og et galvanometer. Vi sier at Wheatstone Bridge er kl balansere når det ikke strømmer strøm gjennom strømmen galvanometer.
O galvanometer det er en av de første enhetene som brukes til å måle elektrisk strøm. Det er en måleinstrument som har en liten nål, brukt til å indikere passering av elektrisk strøm gjennom en roterende spole, på grunn av samspillet mellom den elektriske strømmen og magnetfelt produsert av en liten magnet.
Les også:Fysikk kuriositeter
Figuren nedenfor viser skjematisk et galvanometer. Se:
Galvanometeret kan brukes til å måle små elektriske strømmer.
Til tross for navnet ble Wheatstone Bridge oppfunnet av SamuelJegerChristie, led imidlertid stor modifikasjoner og forbedringer av hendene på HerrCharlesWheatstone, ansvarlig for å popularisere denne typen kretser. Charles Wheatstone er også kjent for sin berømte oppfinnelse, The reostat - en motstand med variabel motstand.
Ikke stopp nå... Det er mer etter annonseringen;)
Av de fire motstandene som utgjør Wheatstone-broen, er to kjent, en kan endres (variabel motstand) og en er ukjent. Når du kobler en ukjent motstand til en Wheatstone-bro, må du justere verdien på den variable motstanden til galvanometeret rapporterer at det ikke er noen elektrisk strøm som går gjennom den.
Figuren nedenfor viser hvordan Wheatstone-brokretsen ser ut, merk:
Jegg - strøm i galvanometeret
RX - ukjent motstand
R1, R2, R3 - kjente motstander
Ved å bruke kretsen ovenfor er det mulig å bestemme verdien av motstand R med stor presisjonX. Derfor er det nødvendig at Wheatstone-broen er i likevekt, det vil si differensieringen av elektrisk potensial blant grenene CBA og ADB må være null, slik at ingen strøm strømmer gjennom forgreningsgalvanometeret CD.
I følge Kirchhoffs andre lov, som gjelder bevaringgirenergi, vi vet at summen av elektriske potensialer i en lukket sløyfe må være null. Derfor er summen av maskepotensialene dannet av nodene ADC og også fra masken DBC må være lik 0.
For å beregne de elektriske potensialene i hver av disse grenene, bruker vi Ohms lov, så bruker vi regler og konvensjoner etablert av Kirchhoffs lover og kretsen vist i forrige figur, vil vi ha følgende resultat:
Som en konsekvens av energibesparelse kan vi bestemme den ukjente motstanden ved kryssproduktet til motstandene.
Etter å ha brukt Kirchoffs lover på maskene nevnt ovenfor, konkluderer vi med at det er mulig å bestemme modulen til den ukjente styrken gjennom kryssproduktet mellom styrkene. En annen måte å finne det samme resultatet på, er å innrømme at potensialet faller mellom punkt A og C og punktene A og D er like, slik at det ikke strømmer strøm gjennom galvanometeret.
Gjennom spenningsfallene er det også mulig å finne forholdet mellom kryssproduktene
Videoleksjon: Wheatstone Bridge
applikasjoner
I tillegg til den vanlige bruken - måling av ukjente elektriske motstander, kan Wheatstone-broen også brukes i flere typer presisjonsfølere som vekter, termostater, trykksensorer, akselerasjonssensorer, støy- og bevegelsesdetektorer, etc.
Les også: Nysgjerrigheter rundt strøm
løste øvelser
1) En Wheatstone-bro, som den som er vist i figuren nedenfor, er i balanse når den er tre motstander, med motstand 10 Ω, 20 Ω og 30 Ω, er koblet til en fjerde motstandsmotstand ukjent.
Alternativet som presenterer den elektriske motstanden til den fjerde motstanden er:
a) 10 Ω
b) 20 Ω
c) 60
d) 40 Ω
e) 30 Ω
Vedtak:
Mal: Bokstav C
Siden Wheatstone-broen er i likevekt, kan vi si at kryssproduktet til dens motstand er ekvivalent. Derfor vil vi gjøre følgende beregning:
2) Bestem verdien av motstand R på Wheatstone-broen vist nedenfor. Anta at kretsen er i likevekt.
Vedtak:
Siden kretsen er i likevekt, kan vi bruke kryssproduktet til motstandene. Dermed må vi løse følgende beregning:
Av meg. Rafael Helerbrock
Vil du referere til denne teksten i et skole- eller akademisk arbeid? Se:
HELERBROCK, Rafael. "Wheatstone Bridge"; Brasilskolen. Tilgjengelig i: https://brasilescola.uol.com.br/fisica/ponte-wheatstone.htm. Tilgang 28. juni 2021.
