व्हीटस्टोन सेतु

wheatstone bridge

विद्युत अभियंत्रण के मूल में विविध प्रकार के परिपथ (विद्युतीय सर्किट) की परिकल्पना निहित है। ऐसे परिपथ, विद्युत परिचालन में उपस्थित विशेष परिस्थितयों का निवारण करने में सहायक होते हैं। इस दिशा में व्हीटस्टोन सेतु, एक आवश्यक विद्युतीय सर्किट है,जिसका उपयोग विद्युत मापन में एक अज्ञात विद्युत प्रतिरोध को सटीक रूप से निर्धारित करने के लिए किया जाता है। व्हीटस्टोन सेतु का व्यापक रूप से विभिन्न अनुप्रयोगों में उपयोग किया जाता है, जिसमें इलेक्ट्रॉनिक्स, भौतिकी और इंजीनियरिंग संमलित हैं।

व्हीटस्टोन सेतु के पीछे की मूल अवधारणा, एक अज्ञात प्रतिरोध के मूल्य, एक सेतु रूपी परिपथ (ब्रिज सर्किट) के दो पदों को संतुलित कर,ज्ञात प्रतिरोधों से तुलना करके खोजने में निहित है। सरकिटीय परिपथ का रूप एक विषम अवस्था की समानंतर चतुर्भुज के आकार से मिलता हुआ है, जिसमे चार प्रतिरोधक (जिसमे एक अज्ञात प्रतिरोध भी संमलित हैं और जिसका मूल्य पता लगाया जाना है, इस पूरे घटनाक्रम का मूल्य उद्देश्य है ),इस चतुर्भुज की चार भुजाओं पर स्थित होते हैं, जिसमें विद्युत स्रोत (जैसे कि बैटरी ) इस चतुर्भुज के ऊपर और नीचे के कोनों के बीच जुड़ कर पूरे परिपथ को ऊर्जित करता है। इस चतुर्भुज के दो अन्य कोने को एक गैल्वेनोमीटर (एक संवेदनशील विद्युतीय प्रवाह डिटेक्टर ) से जोड़ा जात है ताकि इसके माध्यम से बहने वाले प्रवाह को मापा जा सके।

व्हीटस्टोन सेतु कैसे काम करता है

व्हीटस्टोन सेतु कैसे काम करता है, इसका एक सरल विवरण यहां दिया गया है:

व्हीटस्टोन सेतु परिपथ (सर्किट)

चार प्रतिरोधों के साथ एक विषम चतुर्भुज आकार के सर्किट के रूप में कल्पित करने पर , जिसे $R1$, $R2$, $R3$और $R_{x}$ के रूप में चिन्हित किया गया है, जैसा कि नीचे दिखाया गया है:

व्हीटस्टोन सेतु का परिपथ (सर्किट) आरेख

 $R1$ और $R3$ सटीक व ज्ञात मूल्यों वाले प्रतिरोधक हैं।

 $R_{x}$अज्ञात मूल्य वाला वरोधक है,जिसे मापा जाना है।

$R2$ एक चर अवरोधक है ,जिसे इस सेतु परिपथ को संतुलित करने के लिए उपयोग किए जाने वाले ,एक पोटेंशियोमीटर की तरह प्रयोग में लाया जाता है।

सेतु को संतुलित करना

अज्ञात प्रतिरोध ($R_{x}$) को मापने के लिए, चरअवरोधक ( $R2$) को तब तक समायोजित कीया जाता है की, जब तक कि इस सर्किट परिपथ की $D$ व $B$ ,बिंदुओं में गैल्वेनोमीटर के माध्यम से प्रवाहित विद्युतीय संकेत में शून्य-माप स्थापित न हो जाए। यह $R2$ को समायोजित करके प्राप्त किया जाता है, जब तक कि सेतु के दो मध्य बिंदुओं के बीच किसी भी प्रकार का विभव-अंतर (वोल्टेज) न हो।

ऑपरेशन का सिद्धांत

जब सेतु संतुलित होता है, तो सेतु के एक पक्ष के प्रतिरोधों का अनुपात,दूसरे पक्ष के अनुपात के समतुल्य होता है। इसे इस प्रकार व्यक्त किया जा सकता है:

${\frac {R_{2}}{R_{1}}}={\frac {R_{x}}{R_{3}}},$

$R_{x}={\frac {R_{2}}{R_{1}}}\cdot R_{3}$

इस संबंध का उपयोग करते हुए, $R1,R3$और $R2$ के मूल्यों का उपयोग करते हुए,अज्ञात प्रतिरोध ($R_{x}$) के लिए हल कीया जाता है। यह संतुलन विधि,प्रतिरोध के बहुत सटीक माप के लिए उपयुक्त है।

अनुप्रयोग

प्रायः,व्हीटस्टोन सेतु का उपयोग, विभिन्न सामग्रियों, तनाव गेज, तापमान सेंसर और अन्य विद्युत घटकों के प्रतिरोध को मापने के लिए प्रयोगशालाओं और इंजीनियरिंग अनुप्रयोगों में किया जाता है। यह विशेष रूप से उपयोगी है जब मापन में उच्च परिशुद्धता की आवश्यकता होती है।

संक्षेप में

व्हीटस्टोन सेतु एक शक्तिशाली और बहुमुखी परिपथ है, जिसका उपयोग अज्ञात प्रतिरोधों को निर्धारित करने के लिए किया जाता है और यह विद्युत माप और प्रयोगात्मक भौतिकी में एक आवश्यक उपकरण है।