ホイートストンブリッジ

抵抗の不釣り合いを見つける

ホイートストンブリッジは各2抵抗の分圧器を比較します。平衡は中点電圧が等しく差がゼロの状態。Vsは電源電圧、Rsは選択したセンサー抵抗。mVはmillivolt、ミリボルト、0.001 Vです。

実験台

回路の設定を変え、測定値を予想してから課題を確認しましょう。教材用のモデルで、各レッスンに仮定を説明しています。

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動作のしくみ

固定1000 Ωが3個、選ぶ抵抗は800–1200 Ω。測定器は電流を取りません。増幅器、実際のひずみ測定、発熱や抵抗誤差はありません。

Vleft = Vs/2、Vright = Vs × Rs/(1000 + Rs)。符号付きVright − Vleftをミリボルトで表示。右下抵抗を増すと中点が上がります。

難易度

組み立て · 観察
電源を入れ5 V、1000 Ω：両側2.5 V、差0 mV。
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Vs=5 V; Rs=1000 Ω → 2.5 V; 2.5 V; 0 mV
探究 · 探究
5 V、1100 Ω：右≈2.61905 V、差≈ +119.0476 mV。
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Vs=5 V; Rs=1100 Ω → Vright≈2.61905 V; ΔV≈+119.0476 mV
自力で解く · 解決
5 V、900 Ω：右≈2.36842 V、差≈ −131.5789 mV。
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Vs=5 V; Rs=900 Ω → Vright≈2.36842 V; ΔV≈−131.5789 mV

追加の読み物と回路レシピ

ひずみゲージは伸びや圧縮で抵抗が変わるセンサー。ひずみは長さの変化を元の長さで割ったものです。ここは抵抗を直接選び、力、重量、変形を測定しません。

Vleft = Vs/2; Vright = Vs × Rs/(1000 + Rs); ΔV = (Vright − Vleft) × 1000 mV

1000 Ωで比が一致。平衡以外では符号が高い側を示します。実測には適切なセンサーと校正が必要です。

平衡でも中点はゼロではなく、ここでは電源の半分です。

+100と−100 Ωは同じ大きさの電圧になりません。分圧は非線形です。

右から左を引きます。測定線を逆にすると符号が反転。高い電源は電圧を拡大し、精度を自動改善しません。

詳しく読む

接地との電圧ではなく2中点の差です。

5 V、1000 Ω。

各2.5 V、0 mV。

5 V、900 Ω。

差≈−131.5789 mV。

1100 Ωで1 Vから5 Vへ：+23.8095 → +119.0476 mV、5倍。