什麼是惠斯登電橋?
惠斯登電橋(Wheatstone Bridge)是一種經典電路,能以極高的精準度量測未知電阻。它由四個電阻排成菱形,並在中點之間接上檢流計(一種靈敏的電流偵測器)。當電橋達到「平衡」狀態時,檢流計上沒有電流通過,四個電阻之間便會滿足一個簡單的比例關係。這個計算器可以幫你由三個已知電阻 R1、R2、R3 求出未知電阻 Rx。
如何使用本計算器
請以歐姆(Ω)為單位輸入三個已知電阻:R1 與 R2 構成一組比例臂,R3 則與未知電阻 Rx 串聯。按下計算後,系統會在假設電橋平衡的前提下,立即算出 Rx。只要你更動任一欄位的數值,結果就會即時更新。
公式解析
在平衡狀態下,電橋的條件為 \(R1/R2 = R3/Rx\)。將未知數移項整理後可得:
$$R_x = \frac{\text{R2 }(\Omega) \cdot \text{R3 }(\Omega)}{\text{R1 }(\Omega)}$$
由於兩個中點的電壓完全相同,檢流計讀數為零,因此未知電阻僅取決於已知電阻之間的比例,而與電源電壓無關。這正是惠斯登電橋如此精準的原因——它完全不受電源電壓波動的影響。
計算範例
假設 \(R1 = 100\ \Omega\)、\(R2 = 200\ \Omega\)、\(R3 = 150\ \Omega\),則 $$R_x = \frac{200 \times 150}{100} = \frac{30000}{100} = 300\ \Omega$$ 也就是說,未知電阻為 300 歐姆。
常見問題
「平衡」是什麼意思?平衡是指兩個中點電壓相等,使得檢流計上沒有電流通過。本頁的公式僅在平衡狀態下成立。
電源電壓會影響結果嗎?不會。在平衡狀態下,Rx 只與已知電阻的比例有關,因此量測結果與電源電壓無關。
可以使用任何單位嗎?所有電阻請使用一致的單位(建議採用歐姆)。Rx 的計算結果會以你輸入的相同單位呈現。