হুইটস্টোন ব্রীজ

হুইটস্টোন ব্রীজ হচ্ছে এমন একটি সার্কিট ব্যবস্থা যাকে ব্যবহার করে কয়েকটা resistor কে তুলনামূলক পদ্ধতিতে কাজে লাগিয়ে অজানা resistor এর মান নির্ণয় করা হয়। অর্থাৎ এই সার্কিটের মাধ্যমে কিছু জানা মানের resistance কে কাজে লাগিয়ে অজানা মানের resistance কে বের করা হয়। এটি Null Deflection (শূন্য বিচ্যুতি) নীতি অনুসরণ করে কাজ করে, অর্থাৎ এতে ব্যবহৃত resistor এর resistance দের অনুপাত সমান হলে এর মধ্যে থাকা গ্যালভানোমিটার দিয়ে কোন কারেন্ট প্রবাহিত হয় না।

সাধারন অবস্থায় এই ব্রীজ সার্কিট Unbalanced condition-এ থাকে। তখন এতে থাকা গ্যালভানোমিটার দিয়ে কারেন্ট প্রবাহিত হয়। যখন গ্যালভানোমিটার দিয়ে কোন কারেন্ট প্রবাহিত হয় না, তখন এই ব্রিজ সার্কিটের অবস্থাকে Balanced condition বলে

হুইটস্টোন ব্রীজ এর গঠন

একটা হুইটস্টোন ব্রীজ সার্কিটে দুটো জানা resistance যুক্ত resistor, একটা পরিবর্তনশীল resistance যুক্ত resistor, একটা অজানা resistance যুক্ত resistor, একটা voltage source এবং একটা গ্যালভানোমিটার থাকে। নিচে একটা wheatstone bridge এর সার্কিট ডায়াগ্রাম দেখানো হলো-

এখানে গ্যালভানোমিটারের মধ্য দিয়ে কারেন্ট প্রবাহিত হওয়াটা নির্ভর করে bd টার্মিনালের voltage difference (V_bd) এর উপর ভিত্তি করে।

যখন গ্যালভানোমিটারের দুই প্রান্তের voltage difference V_bd = 0 শূন্য হয়, তখন এটি দিয়ে কোন কারেন্ট প্রবাহিত হয় না। তখন গ্যালভানোমিটার কোনো কাজ করে না এবং এতে থাকা নিদের্শক কাঁটাটি (Indicator) ঘোরে না। যদি-

   V_ab = V_ad এবং V_bc = V_cd হয়,

তবে গ্যালভানোমিটার দিয়ে কোন কারেন্ট প্রবাহিত হবে না। Voltage source E থেকে I পরিমাণ কারেন্ট a টার্মিনালে গিয়ে I1 এবং I2 এই দুটো ভাগে ভাগ হয়। তাই সার্কিটের balanced অবস্থায়-

   V_ab = V_ad

 

or, I₁P = I₂R……(i)

আবার, V_bc = V_cd

or, I₃Q = I₄S……(ii)

(i) ÷ (ii) =

  I₁P / I₃Q = I₂R / I₄S…..(iii)

আবার Balanced অবস্থায় b ও d এর মধ্যকার voltage difference V_bd = 0, তাই-

   I₁ = I₃

   I₂ = I₄

(iii) থেকে পাবো-

   P / Q = R / S

উপরের এই equation ব্যবহার করে আমরা সহজেই অজানা Resistance (R) এর মান নির্ণয় করতে পারবো।

হুইটস্টোন ব্রীজ এর ত্রুটি (Error)

• Wheatstone Bridge-এ ব্যবহৃত গ্যালভানোমিটারের sensitivity কম থাকে তাই, redaing এর মান মাঝেমাঝে error আসে।
• এতে ব্যবহৃত Resistor গুলো নিজ থেকে গরম (Self heating) হয় বলে তাদের রিডিং সব সময় একই রকম আসে না।
• Personal Error বা Human made error (মানুষের চোখ দ্বারা তৈরি ত্রুটি) এর ফলে গ্যালভানোমিটারের নির্দেশক কাঁটাকে ঠিকমত দেখা যায় না।

তবে ভালো কোয়ালিটির resistor এবং গ্যালভানোমিটার ব্যবহার করে Error কমানো যায়।

হুইটস্টোন ব্রীজের Limitation এবং Sensitivity

Unbalanced অবস্থায় হুইটস্টোন ব্রীজ অজানা Resistance এর ভুল রিডিং দেখায়। আবার একটা wheatstone bridge ব্যবহার করে কয়েক ohm হতে কয়েক mega ohm পর্যন্ত resistance মাপতে পারে। এর বেশি resistance মাপতে পারে না।
যখন wheatstone bridge এর প্রতিটা resistance এর মান সমান হয়, তখন তাদের প্রত্যেকের অনুপাত (Ratio) = 1 হয়। এই অবস্থায় wheatstone bridge সবচেয়ে বেশী sensitive অবস্থায় থাকে। Resistance দের ratio = 1 এর চেয়ে যত কম হবে, wheatstone bridge এর সেনসিটিভিটি তত কমবে।