วงจรความต้านทานแบบบริดจ์

จำนวนผู้เยี่ยมชมหน้านี้

             
              วงจรความต้านทานแบบบริดจ์ หมายถึงกลุ่มของความต้านทานจำนวน 5 ตัวที่ต่อกันอยู่ในลักษณะ นำความต้านทาน 2 ตัวต่ออนุกรมกัน 2 ชุด แล้วนำมาต่อขนานกัน จากนั้นนำความต้านทานตัวที่ 5 (ความต้านทานบริดจ์) มาต่อเชื่อมระหว่างกลางความต้านทานทั้ง 2 ชุด ดังภาพด้านล่าง

ภาพที่ 1 แสดงลักษณะวงจรบริดจ์

              วงจรบริดจ์ แบ่งออกได้เป็น 2 ชนิด คือ

                 1. วงจรบริดจ์สมดุล

                 2. วงจรบริดจ์ไม่สมดุล

                ความต้านทานตัวที่ 5 อาจจะไม่มีผลต่อวงจร หมายถึงสามารถถอดออกได้โดยไม่มีผลต่อคุณสมบัติต่างๆ ของวงจร เมื่อที่จุด A และ B มีแรงดันเท่ากันก็จะไม่มีกระแสไหลผ่านความต้านทานตัวที่ 5 จึงเปรียบเสมือนในวงจรมีความต้านทานต่อกันเพียง 4 ตัว คือ R₁ , R₂  , R₃  และ R₄   เท่านั้น ลักษณะนี้เราเรียกว่า วงจรบริดจ์สมดุล

               วงจรบริดจ์จะสมดุลได้ก็ต่อเมื่อ 

                 แต่ถ้าที่จุด A และ B มีแรงดันไม่เท่ากันก็จะมีกระแสไหลผ่านความต้านทานตัวที่ 5 ความต้านทานที่ต่อเข้าด้วยกันทั้ง 5 ตัว จะมีผลกับวงจร ลักษณะนี้เราเรียกว่า วงจรบริดจ์ไม่สมดุล
               วงจรบริดจ์ไม่สมดุลจะเกิดได้ก็ต่อเมื่อ 

              ตัวอย่างจากภาพวงจรด้านบน เรานำค่าไปแทนในสูตรของวงจรบริดจ์ จะได้

                                                                0.5 = 0.5 
         

            ค่าที่ได้ทั้งสองด้านมีค่าเท่ากัน แสดงว่าวงจรนี้เป็นวงจรบริดจ์สมดุล ดังนั้นเราสามารถถอด R₅ ออกจากวงจรได้โดยไม่มีผลกับวงจรนั่นเอง จะทำให้ได้วงจรใหม่ดังภาพด้านล่าง

ภาพที่ 2 แสดงลักษณะวงจรบริดจ์สมดุลที่สามารถตัดความต้านทานบริดจ์ออกได้

              ซึ่งเมื่อเรา ถอด R₅ ออกจากวงจร จะทำให้เรามองเห็นภาพของวงจร มีการต่อในลักษณะอนุกรมและขนานได้ ทำให้สามารถหาค่าความต้านทานรวมของวงจรได้

              จากภาพ เราสามารถหาความต้านทานรวมได้ ดังนี้

                  R_t = (R₁ + R₂) // (R₃ + R₄)

                     = (10 + 20) // (30 + 60)

                     = (30) // (90)

                     = (30 x 90) / (30 + 90)

                     = 2700 / 120

                     = 22.5  W
           เปรียบเทียบความต้านทานโดยเราไม่ถอด R₅ ออกจากวงจร แต่ใช้วิธีการเปลี่ยนความต้านทานจากแบบ เดลต้า เป็น สตาร์ แทน 
         จากวงจรบริดจ์ ด้านบน เปลี่ยนความต้านทาน  R₁ , R₃  , R₅    จาก  วงจรเดลต้า เป็นสตาร์  จะได้วงจรใหม่ ดังนี้
         R_A  = (10 x 30) / 80  = 300 / 80   = 3.75  W
         R_B  = (10 x 40) / 80  = 400 / 80   = 5  W
          R_C  = (40 x 30) / 80  = 1,200 / 80 = 15  W

ภาพที่ 3 แสดงวงจรบริดจ์ที่แปลงความต้านทานชุดเดลต้า 3 ตัวบน เป็นสตาร์

 จากภาพ เราสามารถหาความต้านทานรวมได้ ดังนี้

                  R_t = R_A + ((R_B + R₂) // (R_C + R₄))

                     = 3.75 + ((5 + 20) // (15 + 60))

                     = 3.75 + ((25) // (75))

                     = 3.75 + ((25 x 75) / (25 + 75))

                     = 3.75 + ( 1,875 / 100 )
                     = 3.75 + 18.75

                     = 22.5  W

            จะเห็นว่าผลของความต้านทานรวมของวงจร เมื่อตัด  R₅ ออกจากวงจร และ ความต้านทานรวมของวงจร เมื่อเปลี่ยนความต้านทาน  R₁ , R₃  , R₅    จากวงจรเดลต้า เป็นสตาร์ จะมีคำตอบเท่ากัน 
          จึงแสดงว่าหากวงจรเป็นบริดจ์สมดุล เราสามารถถอด R₅ ออกจากวงจร โดยไม่มีผลต่อคุณสมบัติของวงจรนั่นเอง 

            เมื่อเราหาความต้านทานรวมของวงจรได้ เราก็จะสามารถหาคุณสมบัติอื่นๆ ของวงจรได้ทั้งหมด

            แต่หากวงจรเป็นวงจรบริดจ์ไม่สมดุล เราก็จะไม่สามารถหาค่าความต้านทานรวมของวงจรได้ ดังตัวอย่าง

ภาพที่ 4 แสดงวงจรบริดจ์แบบไม่สมดุล

         จากภาพวงจรด้านบน เรานำค่าความต้านทานแทนค่าลงในสูตรของวงจรบริดจ์ จะได้

            ผลลัพธ์ ค่าทั้งสองด้านไม่เท่ากัน แสดงว่าวงจรเป็นวงจรบริดจ์ไม่สมดุล แสดงว่าที่จุด  A และ B มีค่าแรงดันไม่เท่ากัน ทำให้มีกระแสไฟฟ้าไหลผ่านความต้านทาน R₅ เราจึงไม่สามารถถอดความต้านทาน R₅ ออกจากวงจรได้ เพราะจะทำให้คุณสมบัติของวงจรเปลี่ยนไป ทำให้เราไม่สามารถหาความต้านทานรวมได้ เนื่องจากวงจรไม่มีลักษณะเป็นอนุกรม หรือขนาน นั่นเอง

           หากวงจรอยู่ในลักษณะบริดจ์ไม่สมดุล เราจะสามารถหาค่าความต้านทานรวมได้ โดยใช้การแปลงค่าความต้านทานจากแบบสตาร์เป็นเดลต้า หรือแบบเดลต้าเป็นสตาร์ก่อน จึงจะสามารถหาค่าความต้านทานรวมได้

           วิธีการหาค่าความต้านทานแบบสตาร์-เดลต้า