Στη φυσική ποια είναι η χρήση της γέφυρας του μετρητή;

Μια γέφυρα μετρητή είναι μια απλή συσκευή που χρησιμοποιείται στη φυσική για να προσδιορίσει την άγνωστη αντίσταση ενός αγωγού συγκρίνοντάς το με μια γνωστή αντίσταση. Βασίζεται στην αρχή της γέφυρας Wheatstone , ένα κύκλωμα που χρησιμοποιείται για τη μέτρηση μιας άγνωστης ηλεκτρικής αντίστασης με την εξισορρόπηση δύο ποδιών της γέφυρας.

Δείτε πώς λειτουργεί:

1. Ρύθμιση: Μια γέφυρα μετρητή αποτελείται από ένα μακρύ σύρμα ομοιόμορφης διατομής που τεντώνεται κατά μήκος μιας κλίμακας μετρητή. Το σύρμα είναι κατασκευασμένο από υλικό με γνωστή αντίσταση. Μια γνωστή αντίσταση (R) και η άγνωστη αντίσταση (x) συνδέονται με το καλώδιο στα σημεία Α και Β, αντίστοιχα. Ένα γαλβανόμετρο (G) συνδέεται μεταξύ των σημείων C και D, τα οποία συνδέονται με μια μπαταρία.

2. Εξισορρόπηση: Η θέση της συρόμενης επαφής C ρυθμίζεται μέχρι το γαλβανόμετρο να εμφανίσει μηδενική εκτροπή. Αυτό δείχνει ότι η διαφορά δυναμικού μεταξύ των σημείων C και D είναι μηδέν.

3. Αρχή γέφυρας Wheatstone: Όταν το γαλβανόμετρο εμφανίζει μηδενική παραμόρφωση, ικανοποιείται η κατάσταση της γέφυρας του Wheatstone. Αυτή η κατάσταση δηλώνει ότι η αναλογία των αντιστάσεων στο ένα χέρι της γέφυρας είναι ίσος με την αναλογία των αντιστηριών στον άλλο βραχίονα.

4. Υπολογισμός: Με τη μέτρηση των θέσεων των C και D στην κλίμακα μετρητών (ας τους ονομάσουμε L και 100-L, αντίστοιχα), η άγνωστη αντίσταση x μπορεί να υπολογιστεί χρησιμοποιώντας τον ακόλουθο τύπο:

`` `

X =(r * (100-l)) / l

`` `

Χρήσεις της γέφυρας του μετρητή:

* Προσδιορισμός άγνωστης αντίστασης: Αυτή είναι η πρωταρχική λειτουργία μιας γέφυρας μετρητή. Μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη μέτρηση της αντίστασης διαφόρων αγωγών, συμπεριλαμβανομένων των καλωδίων, των αντιστάσεων και άλλων εξαρτημάτων.

* Συγκρίνοντας τις αντιστάσεις: Η γέφυρα μετρητή μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να συγκρίνει την αντίσταση δύο άγνωστων αγωγών.

* Αντίσταση μέτρησης: Η αντίσταση ενός υλικού μπορεί να προσδιοριστεί χρησιμοποιώντας μια γέφυρα μετρητή για τη μέτρηση της αντίστασης ενός γνωστού μήκους και διατομής του υλικού.

Πλεονεκτήματα της γέφυρας του μετρητή:

* Απλότητα: Είναι μια σχετικά απλή και φθηνή συσκευή για την κατασκευή.

* Ακρίβεια: Η γέφυρα του μετρητή μπορεί να παρέχει αρκετά ακριβείς μετρήσεις αντίστασης.

* ευελιξία: Μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη μέτρηση ενός ευρέος φάσματος αντιστάσεων.

Περιορισμοί της γέφυρας του μετρητή:

* Ευαισθησία: Η γέφυρα του μετρητή μπορεί να είναι ευαίσθητη στις παραλλαγές της αντίστασης και της θερμοκρασίας του καλωδίου.

* Ακρίβεια: Η ακρίβεια μπορεί να επηρεαστεί από τις αντιστάσεις επαφής και την ακρίβεια της κλίμακας μετρητή.

* Περιορισμένη εμβέλεια: Είναι γενικά κατάλληλο για τη μέτρηση των αντιστάσεων στην περιοχή μερικών ohms σε μερικές εκατοντάδες ohms.

Η γέφυρα του μετρητή είναι ένα πολύτιμο εργαλείο για τους μαθητές και τους ερευνητές να μάθουν και να πειραματιστούν με ηλεκτρικά κυκλώματα και αντιστάσεις. Παρέχει μια πρακτική προσέγγιση για την κατανόηση των αρχών της γέφυρας Wheatstone και των εφαρμογών της.