Wheatstonen silta

Wheatstonen silta

Wheatstonen silta on sähkötekniikassa menetelmä vastuksen resistanssin määrittämiseksi. Menetelmän keksi Samuel Hunter Christien vuonna 1833. Menetelmän parannetun version teki myöhemmin tunnetuksi Charles Wheatstone vuonna 1843.

Rakenne

Wheatstonen silta on kaksihaarainen piiri, jossa kummassakin haarassa on kaksi vastusta. Toisen haaran vastuksista toinen on tuntematon ja sen resistanssi voidaan määrittää tunnettujen vastusten resistansseista, kun ne on säädetty niin, että piirin haarojen välillä ei kulje virtaa.

Tuntemattoman vastuksen määritys

Kuvassa $R_x$ on tuntematon resistanssi, joka halutaan määrittää. $R_1$, $R_2$ ja $R_3$ ovat tunnettuja resistansseja ja resistanssia $R_2$ voidaan säätää. Tämän arvoa säädetään, kunnes kuvan pisteiden D ja B välillä ei ole enää jännite-eroa ja näin niiden välillä ei kulje virtaa.

Kun pisteiden B ja D välillä ei kulje virtaa, niin Kirchhoffin lain mukaisesti päätellään, että sama virta $I_1$ kulkee sekä vastuksen $R_1$ että vastuksen $R_2$ kautta. Samoin virta $I_3$ kulkee sekä vastuksen $R_3$ että vastuksen $R_x$ kautta.

Koska tiedetään, että jännitelähteen positiivisen navan ja pisteen D välinen jännite-ero $\scriptstyle V_{AD}$ on sama kuin positiivisen navan ja pisteen B jännite-ero $\scriptstyle V_{AB}$, niin voidaan merkitä

$V_{AD}=V_{AB} \Rightarrow R_1I_1=R_3I_3\,\!$.

Vastaavasti jännitelähteen negatiivisen navan ja pisteen D jännite-ero $\scriptstyle V_{CD}$ on sama kuin negatiivisen navan ja pisteen B välinen jännite-ero $\scriptstyle V_{CB}$, joten merkitään

$V_{CD}=V_{CB} \Rightarrow R_2I_1=R_xI_3\,\!$.

Tällöin tuntemattoman vastuksen arvo on

$R_x = {{R_3 \cdot R_2}\over{R_1}}$.

Piirin haarojen välinen nollavirta voidaan todeta käyttämällä herkkää galvanometriä.