Wheatstone broen er en grunnleggende krets som brukes til å måle ukjente elektriske motstander nøyaktig. Den fungerer ved å balansere to ben i en brokrets, slik at nøyaktige beregninger av strøm og spenning over ulike komponenter. Å forstå de kvantitative aspektene ved strøm og spenning i denne kretsen er essensielt for nøyaktige målinger og kretsanalyse.

Grunnleggende struktur av Wheatstone Bridge

Wheatstone broen består av fire motstandsmotstander arrangert i diamantform, med en spenningskilde forbundet over to motsatte hjørner og et galvanometer over de resterende to. Når broen er balansert, er forholdet mellom motstandene i den ene grenen lik det i den andre, noe som resulterer i nullstrøm gjennom galvanometeret.

Nåværende analyse

Den totale strøm som tilføres av spenningskilden deler seg mellom de to grenene av broen. Når broen er balansert, er strømmen gjennom galvanometeret null, og strømmen i hver gren kan beregnes ved hjelp av Ohms lov. Strømmen i hver motstand avhenger av den påførte spenningen og motstandsverdiene.

Spenning Distribusjon

Spenningen over hver motstand kan bestemmes ved å anvende Kirchhoffs spenningslov. Når broen er balansert, vil spenningen falle over de kjente motstandsmotstandene hjelpe til å beregne den ukjente motstanden. Spenningen over galvanometeret indikerer ubalansen og kan brukes til å justere motstandene for nøyaktig måling.

Nøkkellikninger og beregninger

  • Ohms lov:] V = IR
  • Balance Condition: R1 / R2 = R3 / R4
  • Sørg i en gren: I = V / R
  • Voltage over en motstander: V = IR