Wheatstonen silta

Wikipedia
Loikkaa: valikkoon, hakuun
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.[1][2]

Rakenne[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Wheatstonen siltakytkennässä on tutkittava komponentti, sekä kolme muuta vastusta joiden resistanssit tunnetaan, galvanometri ja virtalähde. Yksi tunnetuista resistansseista voidaan säätää siten, että galvanometri näyttää nollaa.[2]

Tuntemattoman vastuksen määritys[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

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 voidaan päätellä, 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:[3]

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

Piirin haarojen välinen nollavirta voidaan todeta käyttämällä herkkää galvanometriä.[2]

Viitteet[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

  1. Limnell, Ismo: Sähkön pitkä historia, s. 28-39. Helsinki: Otatieto, 2009. ISBN 978-951-672-358-0.
  2. a b c Inkinen, Pentti; Manninen, Reijo; Tuohi, Jukka: Momentti 2 - Insinöörifysiikka. Keuruu: Otavan Kirjapaino Oy, 2003. ISBN 951-1-18457-1.
  3. Olli Aumala: Mittaustekniikan perusteet, s. 114. Otatieto, 2001. ISBN 951-672-306-3.