Pont de Wheatstone

Un pont de Wheatstone est un instrument de mesure découvert par Samuel Hunter Christie en 1833, puis perfectionné et popularisé par Charles Wheatstone en 1843.



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Un pont de Wheatstone est un instrument de mesure découvert par Samuel Hunter Christie en 1833, puis perfectionné et popularisé par Charles Wheatstone en 1843. Ceci est utilisé pour mesurer une résistance électrique inconnue par équilibrage de deux branches d'un circuit en pont, avec une branche contenant le composant inconnu.

Wheatstonebridge.svg

Considérons la figure ci-contre. Le pont est constitué de deux résistances connues, R1 et R2, d'une résistance variable de précision, R 3, et d'un galvanomètre ou voltmètre sensible, VG.

Le potentiel au point de jonction entre R1 et R2 (noté D) est obtenu grâce au théorème de Millman et vaut V. R2/ (R1 + R2), où V est la différence de potentiel aux limites de la pile. Si nous plaçons entre R3 et la masse une résistance inconnue, Rx, la tension au point de jonction entre R3 et Rx vaut V. Rx / (R3 + Rx).

Ajustons R3 de manière à annuler le courant dans le galvanomètre ; la différence de potentiel aux limites de ce dernier est par conséquent nulle. En égalant les deux tensions calculées ci-dessus, on trouve :

R_x = {{R_3 \cdot R_2}\over{R_1}}

En pratique, le pont de Wheatstone comporte un ensemble de résistances calibrées, de manière à pouvoir mesurer une large gamme de valeurs de Rx avec une seule résistance de précision ; il suffit de changer le rapport R1/R2.

D'autre part, la même technique est parfois utilisée pour mesurer la valeur de condensateurs (pont de Sauty) ou d'inductances (pont de Maxwell). On remplace la source de tension continue par une source de tension alternative et la résistance de précision par un condensateur ou une inductance de précision. À l'équilibre du pont (courant nul dans le galvanomètre), le rapport des impédances dans la branche réactive est égal au rapport des résistances.

Utilisation pour les jauges de déformations

Le pont de Wheatstone est aussi utilisé lors de la mise en œuvre de jauges de déformation.

Une jauge de déformation est basée sur la propriété qu'ont certains matériaux de voir leur conductibilité fluctuer quand ils sont soumis à des contraintes, pressions ou déformations (piézorésistance) aussi connues sous le nom de barrorécepteurs. Elle sert à fabriquer des capteurs de pression, accélération, etc. Comme les variations de résistance sont trop faibles pour être directement mesurables, il est indispensable de faire appel à un montage en pont de Wheatstone.

Alimenté par une source de tension le pont a, à l'équilibre, une tension V nulle, mais la variation de l'une ou l'autre des résistances fait apparaître une tension non nulle. Dans la pratique, plusieurs de ces résistances sont des jauges.

L'intérêt de ce montage est que deux résistances adjacentes agissent en sens opposé et deux résistances opposées agissent dans le même sens. On peut par conséquent diminuer les variations parasites (comme la température) et avoir une meilleure précision.

Un capteur à quatre jauges permet d'avoir toujours une meilleure précision qu'un capteur à une jauge. Dans la pratique, le nombre de jauges est fréquemment dicté par la géométrie de la pièce.

Voir aussi

Références externes

Pont de Wheatstone

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