Лекция по физике. Мосты постоянного и переменного тока

5.1 Одинарные мосты постоянного тока

В электроизмерительной технике широко применяются измерительные цепи, получившие название мостовых.

Рисунок 5.1 - Схема одинарного моста постоянного тока

Схема одинарного моста постоянного тока приведена на рис. 5.1. Резисторы R₁ R₂, R₃, R₄ называют плечами мос­та, ветвь ПП' — диагональю питания, а ветвь Г Г' с вклю­ченной в нее нагрузкой (в частном случае измерительным прибором) — измерительной (выходной) диагональю.

Мостовая цепь может работать в двух режимах: урав­новешенном и неравновесном (небалансном). Режим рав­новесия характеризуется выравниванием потенциалов в вершинах измерительной диагонали, при этом ток в нагруз­ке равен нулю.

Неравновесный режим характеризуется наличием раз­ности потенциалов на зажимах измерительной диагонали (тока в цепи нагрузки).

Зависимость тока I _{н аг} в нагрузке от параметров моста и напряжения питания может быть найдена одним из спосо­бов расчета сложной цепи. Выходной ток мостовой цепи, определенный по законам Кирхгофа, выражается формулой

(5.1)

Так как в режиме равновесия выходной ток равен ну­лю I _наг =0), то из (5.1) следует условие равновесия моста

,                                      (5.2)

заключающееся в равенстве про­изведений сопротивлений проти­воположных плеч. Если сопро­тивление одного из плеч моста неизвестно, R₁ = R_x, то его значение можно вычислить в соответствии с (13.2)

R₁ = R_x = R₂ R₄ / R₃.                                               (5.3)

Аналогично могут быть определены и другие сопротив­ления мостовой цепи.

Принято называть R₃ и R₄ плечами отношения, a R₂— плечом сравнения. В измерительной практике мосты посто­янного тока широко применяются для измерения сопротивлений.

Мосты, в которых измеряемая величина определяется из условия равновесия, называются уравновешенными или балансными. Их особенность состоит в том, что на резуль­тат измерения не влияют режимы диагоналей (стабиль­ность источника питания, изменение сопротивлений диаго­налей моста). Такие мосты используют обычно как образ­цовые средства измерений.

При использовании неравновесного моста сопротивле­ние определяется по значению выходного тока или напряжения в измерительной диагонали моста. Неравновесные мосты более удобны в эксплуатации, но не дают точности, характерной для равновесных мостов.

Важной характеристикой мостовой цепи является чув­ствительность S_M, которую определяют как предел отноше­ния приращения выходного сигнала ΔI или ΔU к приращению входной величины ΔR_x,

                                                 (5.4)

Обычно в качестве нулевого индикатора в мостах посто­янного тока используется магнитоэлектрический гальвано­метр. В этом случае чувствительность моста определяется как произведение

                                 (5.5)

где S_M — чувствительность мостовой цепи; S—чувствитель­ность гальванометра; Δа — отклонение подвижной части гальванометра.