mostwWheatstone to rodzaj obwód elektryczny które można wykorzystać do pomiaru z dużą precyzją opór elektryczny na jednego rezystor nieznany. Obwody te składają się z czterech rezystorów i galwanometru. Mówimy, że most Wheatstone jest w saldo gdy nie płynie prąd elektryczny galwanometr.
O galwanometr jest to jedno z pierwszych urządzeń służących do pomiaru prądu elektrycznego. Jest to urządzenie pomiarowe, które ma małą igłę, używaną do wskazywania przepływu prądu elektrycznego przez obracającą się cewkę, ze względu na interakcję między prądem elektrycznym a pole magnetyczne wytwarzany przez mały magnes.
Przeczytaj też:Ciekawostki Fizyki
Poniższy rysunek przedstawia schemat galwanometru. Zegarek:
Galwanometr może być używany do pomiaru małych prądów elektrycznych.
Pomimo swojej nazwy, most Wheatstone został wymyślony przez SamuelaŁowcaChristie, jednak ucierpiała bardzo modyfikacje i ulepszenia z rąk PanKarolkamień pszeniczny, odpowiedzialny za popularyzację tego typu obwodów. Charles Wheatstone znany jest również ze swojego słynnego wynalazku, opornica – rezystor o zmiennej rezystancji.
Z czterech oporników tworzących mostek Wheatstone'a znane są dwa, jeden można zmienić (zmienna rezystancja), a jeden jest nieznany. Podłączając nieznaną rezystancję do mostka Wheatstone'a, reguluj wartość zmiennej rezystancji, aż galwanometr zgłosi, że nie przepływa przez nią prąd elektryczny.
Poniższy rysunek pokazuje, jak wygląda obwód mostka Wheatstone, uwaga:
jasol – prąd w galwanometrze
RX – nieznany opór
R1, R2, R3 – znane opory
Wykorzystując powyższy obwód można z dużą dokładnością wyznaczyć wartość rezystancji RX. Dlatego konieczne jest, aby mostek Wheatstone'a był w równowadze, czyli zróżnicowaniu potencjał elektryczny wśród gałęzi CBA i ADB musi być zero, aby prąd nie przepływał przez galwanometr gałęzi PŁYTA CD.
Zgodnie z drugim prawem Kirchhoffa, które dotyczy ochronadajeenergiawiemy, że suma potencjałów elektrycznych w zamkniętej pętli musi wynosić zero. Dlatego suma potencjałów siatki utworzonych przez węzły ADC a także z siatki DBC musi być równy 0.
Aby obliczyć potencjały elektryczne w każdej z tych gałęzi, użyjemy prawa Ohma, a następnie użyjemy zasady i konwencje ustanowione przez prawa Kirchhoffa i obwód pokazany na poprzednim rysunku, będziemy mieli następujące wynik:
W konsekwencji zachowania energii, możemy określić nieznaną rezystancję przez iloczyn krzyżowy rezystorów.
Po zastosowaniu praw Kirchoffa do wspomnianych powyżej siatek dochodzimy do wniosku, że możliwe jest wyznaczenie modułu nieznanej wytrzymałości poprzez iloczyn krzyżowy między wytrzymałościami. Innym sposobem na znalezienie tego samego wyniku byłoby przyznanie, że potencjalny spadek między punktami A a C oraz punkty A i D są równe tak, że przez galwanometr nie przepływa prąd elektryczny.
Poprzez spadki napięcia można również znaleźć związek między produktami krzyżowymi
Lekcja wideo: Most Wheatstone
Aplikacje
Oprócz swojego powszechnego zastosowania - pomiaru nieznanych rezystancji elektrycznych, mostek Wheatstone'a może być również używany w kilku typach precyzyjne czujniki takie jak wagi, termostaty, czujniki ciśnienia, czujniki przyspieszenia, czujniki hałasu i ruchu itp.
Przeczytaj też: Ciekawostki o elektryczności
rozwiązane ćwiczenia
1) Most Wheatstone'a, taki jak ten pokazany na poniższym rysunku, jest w równowadze, gdy ma trzy rezystory o rezystancji 10 Ω, 20 Ω i 30 Ω są podłączone do czwartego rezystora rezystancyjnego nieznany.
Alternatywą prezentującą rezystancję elektryczną czwartego rezystora jest:
a) 10Ω
b) 20Ω
c) 60
d) 40 Ω
e) 30 Ω
Rozkład:
Szablon: Litera C
Ponieważ mostek Wheatstone'a jest w równowadze, możemy powiedzieć, że iloczyn krzyżowy jego oporów jest równoważny. Dlatego wykonamy następujące obliczenia:
2) Określ wartość rezystancji R na mostku Wheatstone'a pokazanym poniżej. Załóżmy, że obwód jest w równowadze.
Rozkład:
Ponieważ obwód jest w równowadze, możemy użyć iloczynu krzyżowego rezystancji. Dlatego musimy rozwiązać następujące obliczenia:
Przeze mnie Rafael Helerbrock
Źródło: Brazylia Szkoła - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/ponte-wheatstone.htm