Γέφυρα Ουΐτστοουν

Από τη Βικιπαίδεια, την ελεύθερη εγκυκλοπαίδεια
Μετάβαση σε: πλοήγηση, αναζήτηση
Γέφυρα Wheatstone (ηλεκτρονικό κύκλωμα)

Η γέφυρα Wheatstone είναι ηλεκτρικό κύκλωμα σταθερού ρεύματος το οποίο χρησιμοποιούνταν παλαιότερα για τη μέτρηση μιας άγνωστης αντίστασης κυκλώματος κατόπιν συγκρίσεως με μια γνωστή πρότυπη αντίσταση. Σήμερα, δε χρησιμοποιείται παρά για εκπαιδευτικούς σκοπούς καθώς τη θέση της έχουν πάρει τα ψηφιακά πολύμετρα (και πιο συγκεκριμένα τα ψηφιακά ωμόμετρα).

Σύνδεση κυκλώματος[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Η σύνδεση του κυκλώματος της γέφυρας Wheatstone γίνεται όπως στο σχήμα στα δεξιά. Μια πηγή σταθερής τάσης παρέχει σταθερό ρεύμα στο κύκλωμα. Τα σημεία D και B περιέχουν ενδιάμεσα γαλβανόμετρο.

Κατάσταση ισορροπίας κυκλώματος[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Η κατάσταση ισορροπίας του κυκλώματος αυτού επιτυγχάνεται όταν η διαφορά τάσης μεταξύ των σημείων D και B ισούται με 0. Δηλαδή V=0. Για να ισχύει αυτό θα πρέπει η διαφορά τάσης μεταξύ των σημείων D και A, καθώς επίσης κι η διαφορά τάσης μεταξύ των D και C να είναι ίσες. Άρα θα ισχύει VDA=VDC. Παρομοίως και για τις διαφορές δυναμικού μεταξύ των B και A αλλά και B και C. Άρα: VBA=VBC. Σε αυτή την ειδική περίπτωση, το γαλβανόμετρο δεν διαρρέεται από ρεύμα, Ι=0.

Εύρεση της άγνωστης αντίστασης RX[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Φυσικά, ο υπολογισμός της αντίστασης είναι πιο εύκολο να γίνει όταν το κύκλωμα βρίσκεται σε κατάσταση ισορροπίας που έχουμε περιγράψει παραπάνω. Όταν ισχύει αυτό, το ρεύμα που διαρρέει την αντίσταση R3, έστω Ι3 θα είναι ίσο με το ρεύμα που διαρρέει την αντίσταση RX, έστω ΙΧ. Δηλαδή ΙΧ3. Με τον ίδιο τρόπο, προκύπτει ότι: Ι21. Άρα για την άγνωστη αντίσταση έχουμε: RX=R2(R3/R1).

Γέφυρα Wheatstone χορδής[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Πέρα από το κύκλωμα που αναλύθηκε μερικώς παραπάνω, υπάρχει κι η γέφυρα Wheatstone χορδής. Εξυπηρετεί ακριβώς τους ίδιους σκοπούς απλά αποτελεί ξεχωριστό εργαλείο. Συνδέεται στο κύκλωμα αλλά αποτελεί ανεξάρτητη ολότητα, δεν προκύπτει δηλαδή από τον τρόπο σύνδεσης ή τη χρήση άλλων στοιχείων του κυκλώματος. Η χορδή παίζει το ρόλο της αντίστασης που μπορεί να ρυθμίζεται και να μεταβάλλεται χειροκίνητα.

Διακριτική ικανότητα[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Η ''διακριτική ικανότητα'' είναι χαρακτηριστικό μέγεθος οργάνων μέτρησης. Με αυτό τον όρο, λοιπόν, εννοούμε τη μικρότερη δυνατή μεταβολή μιας μετρούμενης ποσότητας που μπορεί να γίνει από ένα όργανο μέτρησης. Η διακριτική ικανότητα είναι ένα μέγεθος που παίζει ρόλο στη γέφυρα Wheatstone.

Σφάλματα μετρήσεων με γέφυρα Wheatstone[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Τα σφάλματα στις μετρήσεις είναι κάτι σύνηθες, αν όχι αυτονόητο, για τη φυσική κι ειδικά το πειραματικό κομμάτι της (κομμάτι μετρήσεων). Τρεις βασικοί λόγοι είναι αυτοί που συντελούν στην ύπαρξη σφαλμάτων στις μετρήσεις με γέφυρα Wheatstone:

  1. Η διέλευση του ρεύματος θερμαίνει τις αντιστάσεις κι οι τιμές αυτών μπορούν να υποστούν μεταβολή.
  2. Η ευαισθησία (άλλο χαρακτηριστικό μέγεθος οργάνων μέτρησης) κι η διακριτική ικανότητα του γαλβανομέτρου επηρεάζει τις αντίστοιχες ιδιότητες όλου του κυκλώματος.
  3. Οι μετρήσεις των αντιστάσεων (ιδιαίτερα των μικρών) επηρεάζονται από τις θερμοηλεκτρικές τάσεις μεταξύ των επαφών των μετάλλων αλλά κι από τις αντιστάσεις των καλωδίωναγωγών) και των συνδέσεων.

Πηγές[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

  • Ηλεκτρικά Κυκλώματα, J. A. Edminister (Schaum's outline series)

Δείτε επίσης[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]