Was ist die Wheatstone-Brücke?
Die Wheatstone-Brücke ist eine elektrische Schaltung, die zur Messung von Widerständen und zur Bestimmung von unbekannten Werten verwendet wird. Sie wurde im 19. Jahrhundert von Sir Charles Wheatstone entwickelt und ist nach ihm benannt. Die Wheatstone-Brücke besteht aus vier Widerständen, die in Form eines Quadrats angeordnet sind. Ein Spannungsmesser wird an zwei gegenüberliegenden Punkten der Brücke angeschlossen und misst die Spannungsdifferenz.
Funktionsweise der Wheatstone-Brücke
Die Wheatstone-Brücke basiert auf dem Prinzip der Brückenschaltung, bei der die Widerstände so ausgewählt werden, dass die Spannung an einem bestimmten Punkt in der Schaltung Null ist. Wenn die Spannung an diesem Punkt Null ist, bedeutet dies, dass die Verhältnisse der Widerstände zueinander bekannt sind. Wenn ein unbekannter Widerstand in die Schaltung eingeführt wird, wird die Spannung an dem Nullpunkt nicht mehr Null sein. Durch das Einstellen eines variablen Widerstands kann die Spannung am Nullpunkt wieder auf Null gesetzt werden. Der Wert des variablen Widerstands wird dann zur Bestimmung des unbekannten Widerstands verwendet.
Anwendungsbereiche der Wheatstone-Brücke
Die Wheatstone-Brücke wird in vielen Bereichen der Elektrotechnik eingesetzt, wie zum Beispiel in der Messtechnik, der Sensorik und der Regelungstechnik. Sie kann zur Messung von Widerständen, Kapazitäten und Induktivitäten verwendet werden. Die Schaltung ist sehr genau und kann auch zur Messung von sehr kleinen Widerständen eingesetzt werden. Die Wheatstone-Brücke ist ein wichtiger Bestandteil von vielen elektrischen Messgeräten, wie zum Beispiel Multimetern.
Beispiel: Messung des elektrischen Widerstands mit der Wheatstone-Brücke
Um den elektrischen Widerstand eines unbekannten Widerstands mit der Wheatstone-Brücke zu messen, wird die Brückenschaltung mit drei bekannten Widerständen und dem unbekannten Widerstand aufgebaut. Ein Spannungsmesser wird an den beiden gegenüberliegenden Punkten der Brücke angeschlossen und die Spannung wird gemessen. Durch die Einstellung eines variablen Widerstands wird die Spannung am Nullpunkt der Schaltung auf Null gesetzt. Der Wert des variablen Widerstands wird notiert und zur Berechnung des unbekannten Widerstands verwendet. Die Formel zur Berechnung des unbekannten Widerstands lautet R = (R1 x R3) / R2, wobei R1, R2 und R3 die bekannten Widerstände und R der unbekannte Widerstand sind.
