Η γέφυρα του Γουίστοουν είναι ένα θεμελιώδες κύκλωμα που χρησιμοποιείται για την ακριβή μέτρηση των άγνωστων ηλεκτρικών αντιστάσεων. Λειτουργεί με την εξισορρόπηση δύο ποδιών ενός κυκλώματος γέφυρας, επιτρέποντας ακριβείς υπολογισμούς του ρεύματος και της τάσης σε διάφορα συστατικά.

Βασική δομή της γέφυρας του Wheatstone

Η γέφυρα του Γουίστον αποτελείται από τέσσερις αντιστάσεις διατεταγμένες σε σχήμα διαμαντιού, με πηγή τάσης συνδεδεμένη σε δύο αντίθετες γωνίες και γαλβανόμετρο σε όλη την υπόλοιπη δύο. Όταν η γέφυρα είναι ισορροπημένη, η αναλογία των αντιστάσεων σε ένα κλάδο ισούται με αυτή στην άλλη, με αποτέλεσμα το μηδενικό ρεύμα να διέρχεται από το γαλβανόμετρο.

Τρέχουσα ανάλυση

Το συνολικό ρεύμα που παρέχεται από την πηγή τάσης διαιρεί μεταξύ των δύο κλάδων της γέφυρας. Όταν η γέφυρα είναι ισορροπημένη, το ρεύμα μέσω του γαλβανόμετρου είναι μηδέν, και το ρεύμα σε κάθε κλάδο μπορεί να υπολογιστεί χρησιμοποιώντας το νόμο του Ohm. Το ρεύμα σε κάθε αντιστάτη εξαρτάται από την εφαρμοζόμενη τάση και τις τιμές αντίστασης.

Κατανομή τάσης

Η τάση σε κάθε αντίσταση μπορεί να προσδιοριστεί με την εφαρμογή του νόμου τάσης του Kirchhoff. Όταν η γέφυρα είναι ισορροπημένη, η πτώση τάσης σε όλες τις γνωστές αντιστάσεις βοηθά στον υπολογισμό της άγνωστης αντίστασης. Η τάση σε όλο το γαλβανόμετρο δείχνει την ανισορροπία και μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να ρυθμίσει τις αντιστάσεις για ακριβή μέτρηση.

Βασικές εξισώσεις και υπολογισμοί

  • Νόμος Ohm: V = IR
  • Κατάσταση ισορροπίας: R1 / R2 = R3 / R4
  • Τρέχον σε κλάδο: I = V / R
  • Επίδραση σε αντιστάτη: V = IR