Мостовые электрические цепи

1.10. Мостовые электрические цепи.

Широкое распространение в технике получили мостовые цепи. Один из вариантов такой цепи приведен на рис. 1.34. Выводы а и d резисторов r₁...r₄ присоединены к источнику постоянного тока, к точкам b и c с помощью подвижных контактов (движков) присоединен приемник r₅. Ветви с сопротивлениями r₁...r₄ называют плечами моста , ветви с источником и нагрузкой – диагоналями. Изменяя с помощью движков места подключения b и с приемника, можно изменять не только значения напряжения U₅ и тока I₅ приемника в широких пределах, но также и их направления. Действительно, переместив верхний движок к выводу а, нижний - к выводу d, согласно второму закону Кирхгофа и закону Ома получим U₅ = U и I₅ = U/r₅; изменив положение движков на противоположное, будем иметь U₅= -U, I₅ = - U/r₅. Нулевые значения напряжения U₅ и тока I₅ или равновесное состояние моста, может быть при таких положениях движков, при которых выполняется следующее соотношение между сопротивлениями:

                                               (1.51)

Равновесное состояние моста используется для измерения сопротивлений.Если, например, в электрической цепи рис. 1.34. r₁ - элемент, сопротивление которого требуется определить, r₂ = const, то, включив вместо приемника r₅ измерительный прибор, например вольтметр, и изменяя значения сопротивлений r₃ и r₄, можно добиться равновесного состояния моста, а затем по (1.51) подсчитать сопротивление r₁.

Если r₁ - элемент, сопротивление которого изменяется под действием тех или иных параметров (температуры, давления и др.), то при неизменных r₂, r₃ и r₄ напряжение U₅ будет также изменяться. В этом случае измерительный прибор может быть отградуирован на значения параметра, оказывающего воздействие на сопротивление r₁ и, таким образом, оказывается возможным измерять неэлектрические величины.

Для расчета мостовых цепей можно использовать преобразование треугольника резистивных элементов в эквивалентную звезду и наоборот, либо воспользоваться методом эквивалентного генератора, особенно если в цепи имеется нелинейный резистивный элемент. (см. пример 1.4).