Eine Wheatstone-Brücke ist ein elektrischer Stromkreis, der verwendet ist, um einen unbekannten elektrischen Widerstand durch das Ausgleichen von zwei Beinen eines Brücke-Stromkreises zu messen, dessen ein Bein den unbekannten Bestandteil einschließt. Seine Operation ist dem ursprünglichen potentiometer ähnlich. Es wurde von Samuel Hunter Christie 1833 erfunden und verbessert und von Herrn Charles Wheatstone 1843 verbreitet. Einer des anfänglichen Gebrauches der Wheatstone-Brücke war zum Zweck der Boden-Analyse und des Vergleichs.

Operation

In der Zahl, ist der unbekannte zu messende Widerstand; und sind Widerstände des bekannten Widerstands, und der Widerstand dessen ist regulierbar. Wenn das Verhältnis der zwei Widerstände im bekannten Bein dem Verhältnis der zwei im unbekannten Bein gleich ist, dann wird die Stromspannung zwischen den zwei Mittelpunkten (B und D) Null sein, und kein Strom wird durch das Galvanometer fließen. Wenn die Brücke unausgeglichen ist, zeigt die Richtung des Stroms an, ob zu hoch oder zu niedrig ist. wird geändert, bis es keinen Strom durch das Galvanometer gibt, das dann Null liest.

Das Ermitteln des Nullstroms mit einem Galvanometer kann zur äußerst hohen Genauigkeit getan werden. Deshalb, wenn, und der hohen Präzision bekannt sind, dann zur hohen Präzision gemessen werden kann. Sehr kleine Änderungen darin stören das Gleichgewicht und werden sogleich entdeckt.

Am Punkt des Gleichgewichtes, dem Verhältnis von

Deshalb,

Wechselweise, wenn, und bekannt sind, aber, ist der Stromspannungsunterschied über oder Strom-Fluss nicht regulierbar, dessen der Meter verwendet werden kann, um den Wert, mit den Stromkreis-Gesetzen von Kirchhoff (auch bekannt als den Regierungen von Kirchhoff) zu berechnen. Diese Einstellung wird oft im Beanspruchungsmaß und den Widerstandsthermometer-Maßen verwendet, weil es gewöhnlich schneller ist, um einen Spannungspegel von einem Meter zu lesen, als, einen Widerstand gegen die Null die Stromspannung anzupassen.

Abstammung

Erstens wird die erste Regierung von Kirchhoff verwendet, um die Ströme in Verbindungspunkten B und D zu finden:

::::

Dann wird die zweite Regierung von Kirchhoff verwendet, für die Stromspannung in den Schleifen ABD und BCD zu finden:

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Die Brücke wird erwogen und, so kann der zweite Satz von Gleichungen als umgeschrieben werden:

::

Dann werden die Gleichungen geteilt und umgeordnet, gebend:

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Aus der ersten Regel, und. Wie man jetzt bekannt, wird der Sollwert als gegeben:

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Wenn alle vier Widerstand-Werte und die Versorgungsstromspannung bekannt sind, und der Widerstand des Galvanometers hoch genug ist, der unwesentlich ist, kann die Stromspannung über die Brücke dadurch gefunden werden, die Stromspannung von jedem potenziellen Teiler auszuarbeiten und ein vom anderen Abstriche zu machen. Die Gleichung dafür ist:

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Das kann vereinfacht werden zu:

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wo die Stromspannung des Knotens B hinsichtlich des Knotens D ist.

Bedeutung

Die Wheatstone-Brücke illustriert das Konzept eines Unterschied-Maßes, das äußerst genau sein kann. Schwankungen auf der Wheatstone-Brücke können verwendet werden, um Kapazität, Induktanz, Scheinwiderstand und andere Mengen wie der Betrag von brennbarem Benzin in einer Probe mit einem explosimeter zu messen. Die Kelvin Bridge wurde besonders von der Wheatstone-Brücke daran angepasst, sehr niedrige Widerstände zu messen. In vielen Fällen ist die Bedeutung, den unbekannten Widerstand zu messen, mit dem Messen des Einflusses von einem physischen Phänomen - wie Kraft, Temperatur, Druck usw. verbunden - der dadurch den Gebrauch der Wheatstone-Brücke im Messen jener Elemente indirekt erlaubt.

Das Konzept wurde zu Wechselstrom-Maßen von James Clerk Maxwell 1865 erweitert und weiter von Alan Blumlein ungefähr 1926 verbessert.

Modifizierungen der grundsätzlichen Brücke

Die Wheatstone-Brücke ist die grundsätzliche Brücke, aber es gibt andere Modifizierungen, die maßgeschneiderte verschiedene Arten von Widerständen sein können, wenn die grundsätzliche Wheatstone-Brücke nicht passend ist. Einige der Modifizierungen sind:

• Die Carey Foster Bridge, um kleine Widerstände zu messen
• Gleiten von Kelvin Varley
• Die Kelvin Bridge
• Die Maxwell Bridge

Siehe auch

• Schleife von Murray überbrückt

Die Maxwell Bridge

• Die Wien Bridge
• Gespenst-Stromkreis - ein Stromkreis mit einer erwogenen Brücke
• Postschließfach
• Potentiometer
• Potenzieller Teiler
• Ohmmeter
• Widerstandsthermometer
• Beanspruchungsmaß
• E-Meter - eine Schwankung, die von Scientology verwendet ist

Links

• Wheatstone-Brücke - interaktiver javanischer Tutorenkurs nationales hohes magnetisches Feldlaboratorium
• Efunda-Artikel Wheatstone
• Methoden, Elektrischen Widerstand - Edwin F. Northrup, 1912, voller Text auf Google-Büchern Zu messen
• Das Messen der Beanspruchung mit Wheatstone-Brücke-Grundsätzen