Hoe gebruik je een brug van Wheatstone om onbekende weerstand te meten? Simpele uitleg met stappen en voorbeelden om nauwkeurige metingen uit te voeren.
Hoe gebruik je een brug van Wheatstone om onbekende weerstand te meten?
De brug van Wheatstone is een ingenieus apparaat dat wordt gebruikt om onbekende weerstanden met grote nauwkeurigheid te meten. Dit apparaat werd uitgevonden door Samuel Hunter Christie in 1833 en verder ontwikkeld door Sir Charles Wheatstone in 1843.
Principe van de brug van Wheatstone
De brug van Wheatstone bestaat uit vier weerstanden, waarvan er één onbekend is. Deze zijn zo verbonden dat ze een vierkant circuit vormen. De basiscomponenten van de brug zijn:
- Twee bekende weerstanden (R1 en R2)
- Een variabele weerstand of potentiometer (Rv)
- De onbekende weerstand (Rx)
- Een galvanometer, die gebruikt wordt om de stroom te meten
- Een spanningbron, vaak een batterij
Werking
De weerstanden worden in een brugconfiguratie geplaatst. R1 en R2 vormen een tak van de brug, terwijl Rv en Rx de andere tak vormen. Wanneer de brug in balans is, is de spanning tussen de twee diagonale punten van de brug nul. Dit kunt u controleren met een galvanometer.
Balansvergelijking
Wanneer de brug in balans is, geldt de volgende verhouding:
R1/R2 = Rx/Rv
Hieruit kunnen we de onbekende weerstand Rx berekenen als:
Rx = Rv * (R1/R2)
Stappen om de onbekende weerstand te meten
- Verbind de vier weerstanden zoals weergegeven in de brugconfiguratie.
- Schakel de spanningbron in.
- Pas de variabele weerstand (Rv) aan totdat de galvanometer nul stroom aangeeft.
- Wanneer de galvanometer nul aangeeft, is de brug in balans.
- Gebruik de balansvergelijking om Rx te berekenen.
Voorbeeld
Stel dat u de volgende waarden hebt:
- R1 = 100 Ω
- R2 = 150 Ω
- Rv is zo aangepast dat de brug in balans is met een waarde van 200 Ω
De onbekende weerstand Rx kan dan worden berekend als:
Rx = 200 Ω * (100 Ω / 150 Ω) = 133.33 Ω
Conclusie
De brug van Wheatstone is een nauwkeurig instrument voor het meten van onbekende weerstanden door gebruik te maken van eenvoudige principes van de elektrische kring. Door de brug in balans te brengen en de balansvergelijking toe te passen, kunnen nauwkeurige metingen worden verkregen zonder complexe apparatuur.
Summary
