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

Tuntemattoman vastuksen määritys

Kuvassa $R_{x}$ on tuntematon resistanssi, joka halutaan määrittää. Resistanssit $R_{1}$, $R_{2}$ ja $R_{3}$ ovat tunnettuja sekä lisäksi 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.

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

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

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

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

Tuntemattoman vastuksen arvoksi saadaan

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

Piirin haarojen välinen nollavirta voidaan todeta käyttämällä herkkää galvanometriä.