Mặc dù lúc bấy giờ cách đơn thuần nhất để đo điện trở là sử dụng đồng hồ đeo tay vạn năng kỹ thuật số. Cầu Wheatstone vẫn hoàn toàn có thể được sử dụng để đo những giá trị điện trở rất thấp trong khoanh vùng phạm vi mili ohm .
Bạn đang đọc: Cầu Wheatstone
Mạch cầu Wheatstone hay cầu điện trở hoàn toàn có thể được sử dụng trong 1 số ít ứng dụng. Chúng ta hoàn toàn có thể sử dụng mạch cầu Wheatstone để tiếp xúc những bộ chuyển đổi và cảm ứng khác nhau với những bộ khuếch đại thuật toán Opamps .
Mạch cầu Wheatstone là gì
Mạch cầu Wheatstone là hai sắp xếp điện trở song song tiếp nối đuôi nhau được liên kết giữa đầu nối nguồn phân phối điện áp và đất tạo ra hiệu điện thế bằng không giữa hai nhánh song song khi cân đối. Mạch cầu Wheatstone có hai chân đầu vào và hai chân đầu ra gồm có bốn điện trở được thông số kỹ thuật theo kiểu sắp xếp hình kim cương như bên dưới .
Khi cân đối, cầu Wheatstone hoàn toàn có thể được nghiên cứu và phân tích đơn thuần thành hai chuỗi tiếp nối đuôi nhau song song. Mỗi điện trở trong chuỗi tiếp nối đuôi nhau tạo ra IR rơi, hay điện rơi trên chính nó do hệ quả của dòng điện chạy qua theo định luật Ohm. Hãy xem xét mạch tiếp nối đuôi nhau dưới đây .
Khi hai điện trở mắc tiếp nối đuôi nhau, dòng điện ( i ) giống nhau chạy qua cả hai điện trở. Do đó cường độ dòng điện chạy qua hai điện trở mắc tiếp nối đuôi nhau là : V / RT .
I = V ÷ R = 12V ÷ ( 10 Ω + 20 Ω ) = 0,4 A
Điện áp tại điểm C, cũng là điện áp rơi trên điện trở dưới, R2 được tính như sau :
VR2 = I × R2 = 0,4 A × 20 Ω = 8 vôn
Khi đó, tất cả chúng ta hoàn toàn có thể thấy rằng điện áp nguồn Vs được chia cho hai điện trở tiếp nối đuôi nhau tỷ suất thuận với điện trở của chúng là VR1 = 4V và VR2 = 8V. Đây là nguyên tắc phân loại điện áp, tạo ra mạch phân áp hay mạng phân áp .
Bây giờ nếu tất cả chúng ta thêm một mạch điện trở tiếp nối đuôi nhau khác sử dụng cùng những giá trị điện trở song song với mạch tiên phong, tất cả chúng ta sẽ có mạch sau .
Khi mạch tiếp nối đuôi nhau thứ hai có cùng những giá trị điện trở của mạch thứ nhất, điện áp tại điểm D, cũng là điện áp rơi trên điện trở R4 cũng sẽ là 8V, so với 0 ( cực âm của pin ), do tại điện áp là chung và hai mạng điện trở giống nhau .
Nhưng một điều khác không kém phần quan trọng là hiệu điện thế giữa điểm C và điểm D sẽ bằng 0V vì cả hai điểm đều ở cùng giá trị 8V bởi : C = D = 8V, thì hiệu điện thế là : 0V
Khi điều này xảy ra, cả hai bên của mạng cầu song song là cân đối vì điện áp tại điểm C có cùng giá trị với điện áp tại điểm D với hiệu của chúng bằng không .
Bây giờ tất cả chúng ta hãy xem xét điều gì sẽ xảy ra nếu tất cả chúng ta đảo ngược vị trí của hai điện trở, R3 và R4 trong nhánh song song thứ hai so với R1 và R2 .
Với điện trở R3 và R4 đổi chiều, cùng một dòng điện chạy qua tổng hợp tiếp nối đuôi nhau và điện áp tại điểm D, cũng là điện áp rơi trên điện trở R4 sẽ là :
VR4 = 0,4 A × 10 Ω = 4V
Bây giờ với VR4 là 4V thì hiệu điện thế giữa điểm C và D sẽ là 4V chính do : C = 8V và D = 4V. Khi đó sự độc lạ lần này là : 8 – 4 = 4V
Kết quả của việc hoán đổi hai điện trở là cả hai mặt hoặc “ nhánh ” của mạng song song khác nhau vì chúng tạo ra những điện áp rơi khác nhau. Khi điều này xảy ra, mạng song song không cân đối vì điện áp tại điểm C có giá trị khác với điện áp tại điểm D .
Chúng ta hoàn toàn có thể thấy rằng tỷ suất điện trở của hai nhánh song song Ngân Hàng Á Châu và ADB dẫn đến sự chênh lệch điện áp là 0 vôn ( cân đối ) và điện áp cung ứng tối đa ( không cân đối ), và đây là nguyên tắc cơ bản của mạch cầu Wheatstone .
Vì vậy mạch cầu Wheatstone hoàn toàn có thể được sử dụng để so sánh một điện trở chưa biết RX với những điện trở khác có giá trị đã biết, ví dụ, R1 và R2, có giá trị cố định và thắt chặt và R3 hoàn toàn có thể đổi khác. Nếu tất cả chúng ta liên kết một vôn kế, ampe kế hoặc điện kế thường thì giữa điểm C và D, và sau đó đổi khác điện trở R3 cho đến khi đồng hồ đeo tay chỉ số 0, tức là hai nhánh cân đối và giá trị của RX, ( thay thế sửa chữa R4 ) như hình bên dưới .
Bằng cách sửa chữa thay thế R4 ở trên bằng một điện trở có giá trị đã biết hoặc chưa biết trong nhánh cảm ứng của cầu Wheatstone tương ứng với RX và kiểm soát và điều chỉnh điện trở đối nghịch R3 để cân đối mạng cầu, sẽ dẫn đến đầu ra điện áp bằng không. Chúng ta hoàn toàn có thể thấy cân đối xảy ra khi :
Phương trình cầu Wheatstone giúp tính giá trị của điện trở chưa biết, RX tại điểm cân đối :
Trong đó điện trở, R1 và R2 là những giá trị đã biết hoặc giá trị đặt trước .
Ví dụ về cầu Wheatstone
Cầu Wheatstone không cân đối sau đây được kiến thiết xây dựng. Tính hiệu điện thế ra qua hai điểm C, D và giá trị của điện trở R4 cần để mạch cầu cân đối .
Đối với nhánh tiếp nối đuôi nhau thứ nhất Ngân Hàng Á Châu
Đối với nhánh thứ hai ADB
Điện áp trên những điểm C-D là :
Giá trị của điện trở R4 thiết yếu để cân đối cầu là :
Chúng ta đã thấy ở trên rằng cầu Wheatstone có hai chân đầu vào ( A-B ) và hai chân đầu ra ( C-D ). Khi cầu được cân đối, điện áp trên những chân đầu ra là 0 vôn. Tuy nhiên, khi cầu không cân đối, điện áp đầu ra hoàn toàn có thể là dương hoặc âm tùy thuộc vào hướng không cân đối .
Source: https://bem2.vn
Category: Ứng dụng hay
