De Wheatstone brug is een fundamentele schakeling die wordt gebruikt om onbekende elektrische weerstanden nauwkeurig te meten. Het werkt door twee poten van een brugcircuit uit te balanceren, waardoor nauwkeurige berekeningen van stroom en spanning over verschillende componenten mogelijk zijn. Het begrijpen van de kwantitatieve aspecten van stroom en spanning in dit circuit is essentieel voor nauwkeurige metingen en circuitanalyse.

Basisstructuur van Wheatstone Bridge

De Wheatstone brug bestaat uit vier weerstanden gerangschikt in een diamantvorm, met een spanningsbron verbonden over twee tegengestelde hoeken en een galvanometer over de resterende twee. Wanneer de brug is uitgebalanceerd, de verhouding van de weerstanden in de ene tak gelijk aan die in de andere, resulterend in nul stroom door de galvanometer.

Huidige analyse

De totale stroom die door de spanningsbron wordt geleverd, verdeelt zich tussen de twee takken van de brug. Wanneer de brug in evenwicht is, is de stroom door de galvanometer nul, en kan de stroom in elke tak worden berekend volgens de wet van Ohm. De stroom in elke weerstand is afhankelijk van de toegepaste spanning en de weerstandswaarden.

Spanningsverdeling

De spanning over elke weerstand kan worden bepaald door de spanningswet van Kirchhoff toe te passen. Wanneer de brug in evenwicht is, helpt de spanningsdaling over de bekende weerstanden bij het berekenen van de onbekende weerstand. De spanning over de galvanometer geeft de onbalans aan en kan worden gebruikt om de weerstanden nauwkeurig te meten.

Sleutelvergelijkingen en berekeningen

  • Ohms wet: V = IR
  • Balance Conditie: R1 / R2 = R3 / R4
  • Huidige activiteit in een bijkantoor: I = V / R
  • Voer over een weerstand: V = IR