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

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

Kuvassa ${\displaystyle R_{x}}$ on tuntematon resistanssi, joka halutaan määrittää. Resistanssit ${\displaystyle R_{1}}$, ${\displaystyle R_{2}}$ ja ${\displaystyle R_{3}}$ ovat tunnettuja sekä lisäksi resistanssia ${\displaystyle R_{2}}$ 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 ${\displaystyle I_{1}}$ kulkee sekä vastuksen ${\displaystyle R_{1}}$ että vastuksen ${\displaystyle R_{2}}$ kautta. Samoin virta ${\displaystyle I_{3}}$ kulkee sekä vastuksen ${\displaystyle R_{3}}$ että vastuksen ${\displaystyle R_{x}}$ kautta.

Jännitelähteen positiivisen navan ja pisteen D välinen jännite-ero ${\displaystyle V_{AD}}$ on sama kuin positiivisen navan ja pisteen B jännite-ero ${\displaystyle V_{AB}}$, mistä saadaan yhtälö

${\displaystyle R_{1}I_{1}=R_{3}I_{3}}$.

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

${\displaystyle R_{2}I_{1}=R_{x}I_{3}}$.

Tuntemattoman vastuksen arvoksi saadaan^[3]

${\displaystyle R_{x}={{R_{3}R_{2}} \over {R_{1}}}}$.

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

Lähteet