XARXES DE PONTS

Feu clic o Toqueu els circuits d'exemple a continuació per invocar TINACloud i seleccioneu el mode DC interactiu per analitzar-los en línia.
Obtingueu un accés de baix cost a TINACloud per editar els exemples o crear els vostres propis circuits

1. XARXES DE PONT DC

El pont de corrent continu és un circuit elèctric per a la mesura precisa de resistències. El circuit de pont més conegut és el pont de Wheatstone, batejat amb el nom de Sir Charles Wheatstone (1802 - 1875), an English físic i inventor.

A la figura següent es mostra el circuit del pont de Wheatstone. La característica interessant d’aquest circuit és que si els projductes de les resistències oposades (R1R4 i R2R3) són iguals, el corrent i la tensió de la branca del mig són nuls i diem que el pont està equilibrat. Si es coneixen tres de les quatre resistències (R1, R2, R3, R4), podem determinar la resistència de la quarta resistència. A la pràctica, les tres resistències calibrades s’ajusten fins que el voltímetre o l’amperímetre de la branca del mig llegeixi zero.

Ponts de pedra de blat

Provem la condició d’equilibri.

Quan estigui en equilibri, les tensions R1 i R3 han de ser iguals:

per tant

R₁ R₃+R₁ R₄ = R₁ R₃ + R₂ R₃

Des del terme R₁ R₃ apareix a banda i banda de l’equació, es pot restar i s’obté la condició d’equilibri:

R₁ R₄ = R₂ R₃

A TINA podeu simular l'equilibri del pont mitjançant l'assignació de botons de velocitat als components que s'hauran de canviar. Per fer-ho, feu doble clic sobre un component i assigneu una tecla de comandament. Utilitzeu una tecla de funció amb les fletxes o una majúscula, per exemple, A per augmentar i una altra lletra, per exemple, S per disminuir el valor i un increment de dir 1. Ara, quan el programa es troba en mode interactiu, (el botó DC es prem) pot canviar els valors dels components amb les seves corresponents tecles de control. També podeu fer doble clic sobre qualsevol component i fer servir les fletxes de la part dreta del quadre de diàleg següent per canviar el valor.

exemple

Trobeu el valor de R_x si el pont de Wheatstone està equilibrat. R₁ = 5 ohm, R₂ = 8 ohm,

R₃ = 10 ohm.

La regla per a R_x

Comprovació amb TINA:

Si heu carregat aquest fitxer de circuit, premeu el botó DC i premi algunes vegades la tecla A per equilibrar el pont i veure els valors corresponents.

2. XARXES PONT CA

La mateixa tècnica també es pot utilitzar per a circuits de CA, simplement mitjançant impedàncies en lloc de resistències:

En aquest cas, quan

Z₁ Z₄ = Z₂ Z₃

el pont estarà equilibrat.

Si el pont és equilibrat i per exemple Z_1, Z₂ , Z₃ es coneixen

Z₄ = Z₂ Z₃ / Z₁

Mitjançant un pont de CA, no només es pot mesurar la impedància, sinó també la resistència, la capacitança, la inductància i fins i tot la freqüència.

Ja que les equacions que contenen quantitats complexes signifiquen dues equacions reals (per als valors i les fases absolutes or parts reals i imaginàries) equilibrant un circuit de CA necessita normalment dos botons de funcionament, però també es poden trobar dues quantitats equilibrant un pont de CA. Interessant l'estat d'equilibri de molts ponts de corrent altern és independent de la freqüència. A continuació, introduirem els ponts més coneguts, cadascun dels quals porta el nom del seu inventor (s).

Schering - bridge: condensadors de mesura amb pèrdua de sèrie.

El pont serà equilibrat si:

Z₁ Z₄ = Z₂ Z₃

En el nostre cas:

després de la multiplicació:

L’equació es satisfarà si les parts reals i les imaginàries són iguals.

Al nostre pont, només C i R_x són desconeguts. Per trobar-los hem de canviar diferents elements del pont. La millor solució és canviar R₄ i C₄ per afinar, i R₂ i C₃ per definir l'abast de mesurament.

Numèricament en el nostre cas:

independent de la freqüència.

Pont Maxwell: condensadors de mesura amb pèrdues paral·leles

Trobeu el valor del condensador C₁ i la seva pèrdua paral·lela R₁ if la freqüència f = 159 Hz.

La condició d'equilibri:

Z₁Z₄ = Z₂Z₃

Per a aquest cas:

Les parts reals i imaginàries després de la multiplicació:

R₁*R₄ + j w L₁*R₁ = R₂*R₃ + j w R₁ R₂ R₃C₁

I a partir d’aquí la condició d’equilibri:

Numèricament R₁ = 10³* 10³/ 10³ = 1 kohm, C₁ = 10^-3/ 10⁶ = 1 nF

A la següent figura es pot veure amb aquest valor de C₁ i R₁ el corrent és realment zero.

Pont de fenc: mesura de les inductàncies amb pèrdues en sèrie

Mesureu la inductància L₁ amb pèrdua de sèrie R₄.

El pont és equilibrat si

Z₁Z₄ = Z₂Z₃

Després de multiplicar, les parts reals i imaginàries són:

Resol la segona equació per a R₄, substituïu-lo pels primers criteris, resolgueu per L₁, i substituir-lo per l’expressió de R₄:

Aquests criteris depenen de la freqüència; només són vàlids per a una freqüència.

Numèricament:

Comprovació del resultat amb TINA:

Pont Wien-Robinson: mesura de freqüència

Com es pot mesurar la freqüència amb un pont?

Cerqueu les condicions d’equilibri al pont de Wien-Robinson.

El pont és equilibrat si R₄ ּ (R₁ + 1 / j w C₁ ) = R₂ ּ R₃ / (1 + j w C₃ R₃)

Després de la multiplicació i del requisit d’igualtat de les parts reals i imaginàries:

If C₁ = C₃ = C i R₁ = R₃ = R el pont serà equilibrat si R₂ = 2R₄ i la freqüència angular:

`

Comprovació del resultat amb TINA: