Comment fonctionne un pont de Wheatstone ?

Comprendre comment fonctionne un pont de Wheatstone en thermique, un dispositif crucial pour mesurer les résistances avec précision et efficacité.

Comment fonctionne un pont de Wheatstone ?

Un pont de Wheatstone est un circuit électrique utilisé pour mesurer des résistances inconnues avec une grande précision. Il a été inventé par Samuel Hunter Christie en 1833, mais est devenu largement connu grâce à Sir Charles Wheatstone, qui a popularisé son utilisation. Les principes de base du pont de Wheatstone reposent sur l’équilibre et l’équation des résistances.

Structure du pont de Wheatstone

Le pont de Wheatstone est composé de quatre résistances disposées en forme de losange. Les quatre résistances sont appelées R₁, R₂, R₃ et R_x. R_x est la résistance inconnue que nous souhaitons mesurer. L’autre partie essentielle du circuit est une source de tension et un galvanomètre (un appareil qui mesure de faibles courants électriques).

• R₁ et R₂ sont les résistances connues.
• R₃ est une résistance réglable, souvent appelée résistance de précision.
• R_x est la résistance inconnue.
• Le galvanomètre est connecté aux points médian entre R₁ et R₂, et entre R₃ et R_x.

Principe de fonctionnement

Le galvanomètre mesure le courant qui traverse le circuit. Lorsqu’il n’y a pas de courant qui traverse le galvanomètre, le pont est en équilibre. À ce moment-là, les produits des résistances de chaque branche sont égaux. La relation mathématique pour ce point d’équilibre est :

R₁ / R₂ = R₃ / R_x

On peut réarranger cette équation pour trouver la valeur de la résistance inconnue R_x :

R_x = R₃ * ( R₂ / R₁ )

Procédure de mesure étape par étape

Connectez le galvanomètre et la source de tension aux bons points du circuit.

Réglez la résistance variable (R₃) jusqu’à ce que le galvanomètre indique zéro, ce qui signifie que le pont est équilibré.

Utilisez l’équation d’équilibre pour calculer R_x en fonction des valeurs connues de R₁, R₂ et R₃.

Applications

Le pont de Wheatstone est très utile dans de nombreuses applications en ingénierie et en physique, notamment :

• Mesure de résistance précise dans des capteurs de force, de pression et de température.
• Tests de matériaux et de composants électriques.
• Calibrage d’autres instruments de mesure.

Grâce à sa capacité à fournir des mesures très précises, le pont de Wheatstone reste un outil indispensable dans le laboratoire moderne.