Ponte di Wheatstone

Materie:Altro
Categoria:Elettrotecnica
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Testo

Ponte di Wheatstone
Scopo della misura:
Misura sperimentale di una resistenza (Rx) mediante il ponte di Wheatstone (metodo di zero).
Schemi e apparecchiature:
1. generatore di tensione variabile (0-510Vcc);
2. n.2 resistenze a decadi variabili;
3. reostato (48Ω, Portata max: 2A, Potenza dissipata max: 800W);
4. resistenza a decadi variabile con alto grado di precisione (R3);
5. resistenza a decadi variabile di schunt (Rs);
6. galvanometro.
Rappresentazione grafica del circuito costruito:
Teoria delle misure:
Nel circuito raffigurato sopra esiste una condizione di equilibrio nella quale la corrente nella diagonale di misura si annulla; in tale condizione i prodotti delle resistenze poste sui rami opposti sono uguali e quindi: Rx*R1=R2*R3 → Rx=(R2*R3)/R1
Il metodo di misura è detto metodo di zero per il fatto che lo strumento inserito serve solo ad evidenziare una condizione di zero, infatti se è realizzata la condizione di zero del galvanometro si può affermare che il ponte è in equilibrio.
Il galvanometro è uno strumento altamente sensibile che riesce a rilevare correnti molto deboli e proprio per questa sua sensibilità va inserita in parallelo allo strumento un'apposita resistenza di Schunt o di sicurezza per evitare che lo strumento in questione si danneggi; tale resistenza però riduce di molto la sensibilità dello strumento. Proprio per quest'ultimi motivi la realizzazione della condizione di equilibrio del ponte viene allora realizzata in due fasi: nella prima fase la condizione di zero dello strumento viene realizzata con lo schunt inserito, dopodiché si passa alla seconda fase in cui si disinserisce lo schunt.
Il fattore R2/R1 risulta essere un fattore di scala che permette di ampliare il range (intervallo) dei valori misurati con il ponte. Tale ampliamento determina però una diminuzione dell'accuratezza nella misura a causa della propagazione degli errori con cui sono note le due resistenze a decadi.
Formule e tabelle:
Rx=(R2*R3)/R1

Misure effettuate

Range (R2/R1)
R3 Ω
Rx Ω
0,01
2887,1
28,871
0,1
287,1
28,71
1
28,7
28,7
Svolgimento della misura e risultati:
Il montaggio del circuito prevede la costruzione di una configurazione circuitale a ponte: dovranno essere inserite le due resistenze a decadi rispettivamente fra i capi AD e AC mentre la resistenza campione, cioè quella ad alta precisione, e il reostato incognito dovranno essere inserite invece rispettivamente ai capi BD e BC. Il galvanometro sarà posizionato fra i capi AB con l'apposita resistenza di schunt,anch'essa variabile come le altre, in parallelo; inoltre un interruttore collocato prima dello strumento consentirà o impedirà il passaggio di corrente in tale ramo(vedi circuito pag. prec.). La condizione di equilibrio del ponte necessaria per ottenere il valore della resistenza incognita sarà realizzata facendo variare la resistenza campione. La misura sarà effettuata con tre diversi fattori di scala e i dati ricavati saranno riportati in un'apposita tabella.
Conclusioni:
Osservando la tabella di raccolta dei dati e quindi i valori ottenuti per ognuno dei tre fattori di scala è possibile affermare che lo scopo dell'esperienza è stato raggiunto, vale a dire che è stato misurato sperimentalmente il valore di una resistenza incognita (Rx) mediante il ponte di Wheatstone (metodo dello zero).

Esempio