Wheatstone-silta on peruspiirturi, jota käytetään mittaamaan tuntemattomia sähkövastuksia tarkasti. Se toimii tasapainottamalla kaksi sillan piirin jalkaa, jolloin voidaan laskea tarkasti virta ja jännite eri komponenttien välillä. Virta- ja jännitenäkökohtien ymmärtäminen tässä piirissä on olennaista tarkkojen mittausten ja piirianalyysin kannalta.

Wheatstone Bridgen perusrakenne

Wheatstone-silta koostuu neljästä timanttimuotoisesta vastuksesta, joiden jännitelähde on kytketty kahden vastakkaisen kulman poikki ja galvanometrin kautta kahden jäljellä olevan kulman yli. Kun silta on tasapainossa, yhden oksan vastusten suhde vastaa toisessa haarassa nollavirtaa galvanometrin kautta.

Nykyinen analyysi

Jännitelähteen tuottama kokonaisvirta jakautuu sillan kahden haaran kesken. Kun silta on tasapainossa, galvanometrin läpi kulkeva virta on nolla ja kunkin haaran virta voidaan laskea Ohmin lain mukaan. Virta riippuu käytetystä jännitteestä ja vastusarvoista.

Jännitejakauma

Kunkin vastuksen jännite voidaan määrittää soveltamalla Kirchhoffin jännitelakia. Kun silta on tasapainossa, tunnettujen vastusten kautta kulkeva jännite putoaa auttaa laskettaessa tuntematonta vastusta. Galvanometrin kautta kulkeva jännite osoittaa epätasapainon ja sitä voidaan käyttää tarkkojen mittausten resistenssien säätöön.

Tärkeimmät yhtälöt ja laskelmat

  • Ohmin laki: V = IR
  • Tasapaino: R1 / R2 = R3 / R4
  • Tavaranvaihto konttorissa: I = V / R
  • Vastuulevyn yli: V = IR