Мост Уитстона

Мост Уитстона - это прибор, предназначенный для измерения неизвестного сопротивления в электрических цепях. Он вычисляет неизвестное сопротивление путем балансировки двух ветвей мостовой схемы, где одна ветвь содержит оба известных резистора, а другая ветвь содержит один известный (переменный) и один неизвестный резистор. Поскольку он оценивает неизвестное сопротивление в электрической цепи, он также известен как мост сопротивления. Мост Уитстона - очень надежный инструмент, поскольку он очень точно измеряет сопротивление.

Принцип моста Уитстоуна

Мост Уитстона работает по принципу нулевого отклонения, т. е. Через гальванометр не протекает ток, и его стрелка не показывает отклонения, отсюда и название "нулевое отклонение". В несбалансированном состоянии моста Уитстона, т.е. когда потенциал на гальванометре разный, гальванометр показывает отклонение, и когда мост становится сбалансированным путем замены переменного сопротивления, разность потенциалов на гальванометре становится равной нулю, т.е. равновесное состояние моста Уитстона.

Сопротивление одного из резисторов второй ветви изменяют до тех пор, пока показания гальванометра не станут равны нулю. По отклонению стрелки гальванометра в ту или иную сторону можно судить о направлении протекания тока на горизонтальной диагонали моста и указывают в какую сторону изменять регулируемое сопротивление резистора для достижения «баланса моста». Когда гальванометр показывает ноль, говорят, что наступило «равновесие моста» или «мост сбалансирован».

Из этого выходит, что: , откуда выводим

Где R1 - левый верхний резистор, R2 - левый нижний резистор, R3 - правый верхний резистор и Rx - искомый левый нижний резистор

Преимущества моста Уитстоуна

• Самое большое преимущество моста Уитстоуна заключается в точном измерении электрического сопротивления вместо использования дорогостоящих инструментов.
• Мы можем измерять мельчайшие изменения в мосте, даже в миллиметрах Ом.
• Очень легко определить неизвестное сопротивление, поскольку остальные три легко известны.
• Мы можем измерять деформацию и давление с помощью моста Уитстона.

Недостатки моста Уитстоуна

• На результат работы мостика Уитстоуна могут легко повлиять температура и ЭМП элементов.
• Мост Уитстона также может быть поврежден, если гальванометр некачественный.
• Мост Уитстоуна выходит из строя, если он не находится в сбалансированном состоянии.
• Мы не можем измерить большое сопротивление с помощью моста Уитстоуна.
• Стоимость обслуживания моста Уитстоуна очень высока.

Применение моста Уитстоуна

• Наиболее распространенным использованием моста Уитстона является измерение сопротивления, поскольку он позволяет измерять сопротивление очень точно. Измерительный мост - это одно из применений моста Уитстона, которое позволяет измерять неизвестное сопротивление с помощью обычных материалов и гальванометра.
• С некоторыми модификациями в мосту Уитстона мы можем даже измерять такие величины, как емкость, индуктивность и полное сопротивление.
• Используя мост Уитстона и операционные усилители, мы можем измерять различные физические параметры, такие как температурная деформация, освещенность и т.д.