ホイートストンブリッジによる抵抗測定

この記事で書いていること

ここではブリッジ回路を使って、未知の抵抗値を求める方法を説明します。

ブリッジの平衡条件から抵抗値を求める回路をホイートストンブリッジ回路といいます。

目次

ホイートストンブリッジ回路による抵抗測定

未知の抵抗値を測定するときに使われます。

チャールズ・ホイートストンによって、広められましたのでホイートストンブリッジと言われます。

★ 未知の抵抗の抵抗値を知りたいときは、電圧と電流を測定して オームの法則 から求めることができます。

しかし、電圧計や電流計を用いると、計測器自体にも電流が流れますので誤差が生じます。

ホイートストンブリッジ よる方法を使うと、未知の抵抗値を正確に測定することができます。

■ ホイートストンブリッジ回路の仕組み

図2の回路は図1の回路を変形したもので 同じ電気回路です。

図2のように 抵抗 \(R_1、R_2、R_3、R_x\) を配置し \(bc\) 間に 検流計(G:ガルバノメーター)を接続します。

\(R_3\) は可変抵抗です。

\(R_x\) は測定する未知の抵抗です。

検流計は非常に小さな電流を検知することができる計器です。

ブリッジ回路の平衡条件

★ ブリッジ回路 の平衡条件は、検流計に電流が流れないようにすることです。

図3において 検流計の電流がゼロ になるように 可変抵抗 \(R_3\) を調整します。

検流計に電流が流れない状態の時を ブリッジが平衡した状態 といいます。

ブリッジ回路が平衡した状態では、図4のように \(bc\) 間を 短絡あるいは開放 することができます。

ブリッジが平衡したときの式は
\(\cfrac{R_1}{R_2}=\cfrac{R_3}{R_x}\) になります。

式を変形して
\(R_x=\cfrac{R_2R_3}{R_1}\) [Ω] で求められます。

ホイートストンブリッジ回路では、可変抵抗 \(R_3\) を調整することで未知の抵抗値 \(R_X\) を求めることができます。

以上で「ホイートストンブリッジによる抵抗測定」の説明を終わります。

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