Устройство и принцип действия мостика Уитстона
Схема мостика Уитстона приведена на рис. 4а. Питающее напряжение от источника GB через ключ SA подают на реохорд АВ - линейное сопротивление со скользящим контактом К. Параллельно реохорду подключают последовательно соединенные неизвестное сопротивление
и известное эталонное сопротивление
. Между точкой С, где соединены
с
и скользящим контактом К включают "мостик" - гальванометр G. Часто схему мостика изображают упрощенно (рис. 4б).
Пользоваться мостиком просто: надо найти такое положение скользящего контакта на реохорде АВ, при котором ток через гальванометр обратится в нуль. В этом положении мостик уравновешен (сбалансирован). В момент баланса мостика записывают значения плеч и
в единицах шкалы реохорда. При равновесии мостика разность потенциалов между точками С и К равна нулю и ток через гальванометр не протекает:
.
Поэтому в сопротивлениях и
одинаковая сила тока
как при последовательном соединении. В плечах реохорда
и
тоже одинаковая сила тока
. Следовательно, имеет место равенство напряжений:
и
(1),
(2).
Так как по закону Ома ,
,
,
.
Разделив равенства (1) на (2) почленно, получаем , откуда
.
Для однородного реохорда ( ,
) сопротивления
,
и расчётная формула мостика примет вид:
.
Если ввести в эту формулу полную длину реохорда , заменив
на
, то расчётная формула приобретает вид:
.
В более детальной теории мостика, которая строится на основе законов Кирхгофа, получают громоздкую формулу зависимости от
и подаваемого напряжения
.Но из нее не только получают расчетную формулу для уравновешенного мостика, а также определяют, как изменяется
по мере отхода мостика от уравновешенного состояния. Кроме реохордных мостиков выпускают также мостики Уитстона с декадным магазином сопротивлений. В мостике такой конструкции переключателем задают соотношение
, равное обычно 100; 10; 1; 0,1; 0,01. Величину
подбирают на магазине, уравновешивая мостик
, тогда
.