ホイートストーンブリッジ回路の 俺の解釈を説明する…… [無断転載禁止]©2ch.net
まずホイートストンブリッジとは知ってのとおり1電源で2通路ある並列回路に片通路2個ずつ抵抗器をつなぎ、２個の抵抗器と抵抗器の間からもう片側の抵抗器と抵抗器の間に橋渡しのように導線と検流器をつないだ回路である。
4つある抵抗器の抵抗の比によって橋の検流器に電流が流れるか流れないか(どれくらい流れるか)決まる。
検流器に電流が流れない条件は、4つの抵抗器の(隣同士ではなく)はす向かい同士を掛けて掛けたもの同士をイコールで結んだとき成立するかどうかである。(または隣同士(どっちのとなりでも)を比にしてその比同士をイコールで結んで成立するかでも可)
どれか一つの抵抗器を未知数としてそれを、他三つの抵抗器の抵抗値と検流計によって数値を割り出すのにこの回路は使われる
ここまではいいな。 じゃあ説明開始する
まず、ホイートストーンブリッジが他の既存の回路に直せないかどうかを考えてみる
ホイートストーンブリッジの橋の検流器は橋に電流が流れているかを可視化するだけであり、取ったとしても回路全体にはさして影響はないから取ることにする。そうすると橋には導線があるだけとなる。
ただの導線ならその長さを長くしようが短くしようが回路には影響ない。いっそのこと長さを0の点にして、橋ではなくただの接続にしてしまうことにする。
その接続点を今度は横に引き伸ばす。言ったとおりただの導線ならその長さを変えようと回路に影響はない。
そうするとどうなっただろう？ そうするとどうなっただろう。
電源から辿って二つに分かれ、それぞれに一つ抵抗器を経て、一つに合流し、そのまま少し行ったところでまた二つに分かれ、
それぞれ抵抗器を経てまた合流し、電源へ戻る
という回路となった。
この回路はただの、抵抗器2つを並列につなぎ、それを2つ直列につないで電源に接続しただけの回路である。
そう、ホイートストーンブリッジを変形すると、中学生レベルの電気の知識で対応できるただのダブル並列回路となるのである。
無理のない変形であるから、回路全体の抵抗値電流値や各抵抗器にかかる電流電圧は変わらない。
変わるのは橋に電流が通り電流が調整されるのか、全部合流して再度分かれることで電流が調整されるかの違いだけであり、
調整の方法という(検流器により可視化されることを除くと)一点のみが変わるだけなので、回路に流れる電流や抵抗値その他もろもろは変わらない。
等価回路と言うことが出来る。 今言ったとおり
ホイートストーンブリッジはダブル並列回路として見なせた。先ほど言った橋の検流器に電流が流れない条件が｢はす向かい同士のかけ算、その掛けたもの同士の等式が成立するか(隣同士を比にして、その比同士を等式で結んで成立するか)｣となるのもうなずける。
なぜなら分流される電流比は、抵抗値の比によって決まるから、 ダブル並列回路として見ると、電源からでた電流が、
一つ目の並列で2通路それぞれの抵抗の比によって、最適な電流値に(正確には回路全体の抵抗値が最小になるように)調整され、
それが合流し、合流したものが次の並列の抵抗の比によって最適な電流値に調整され、
合流し電源へ戻る。
ホイートストーンブリッジとしてを見れば、
電源からでた電流が橋前の抵抗器の抵抗比(橋後は無視して)により最適な電流値に調整され、
それが抵抗を過ぎ、次の抵抗器の抵抗値の比によって、橋を電流が通ることにより、2通行それぞれの電流値を最適なものに調整し、
抵抗を抜け合流し電源へ戻る。 上の2つからわかるとおり橋に流れる電流というのは電流値の最適化を図るために流れるもので、
それは橋前と橋後の最適電流比が違う場合に調節するために起こるもので、
橋前の比と橋後の比が等式になれば(抵抗の比が同じなら)橋には電流が流れず、
はす向かいのかけ算の等式の成立が橋の電流に関わると言うことの説明になる。 以上。ホイートストーンブリッジはダブル並列回路と等価であり、橋前後の抵抗比の違いにより電流を最適化するべく橋に電流が流れて
調節される。調節電流がブリッジ電流である。
回路全体の抵抗もダブル並列回路という中学生レベルの電気で計算可能なものである。
というのが俺の解釈。
これに関連して1つ画像を乗せる。
http://yahoo.jp/box/qlqNnx http://yahoo.jp/box/qlqNnx
これはもしホイートストーンブリッジの検流器が無視できない抵抗であった場合(抵抗となった場合)の
全体抵抗値と各抵抗値、電流(全・各) 電圧(全・各)の一パターンの例を書いたもので、
一番左上が抵抗値0の場合。
(赤色の字が抵抗や電流などの値であり、ブリッジの回路図書いてあるところの数値が各部分。
上から抵抗、電圧、電流、電力。
橋の数値は橋の右横。
回路図の右横が全体の数値、順番は同じ)ちなみにこれが本来あるべきホイートストーンブリッジ
その右隣(上の真ん中)が橋を絶縁した場合の数値。これはただの並列回路(2通路)。
前者を0地点、後者を1地点として、各数値(全体・各部)をちょうど両者の中間になるように設定した1/2地点が上の段の右である。
下の左は1/4地点。下の右は3/4地点である。 これらは中学の電気の知識(オームの法則など)と分数と比のみで解けるもので、計算量は多いが、全体(電源)の電圧と各抵抗器の抵抗値のみの初期値で割り出せるのでやってみるといい。
全部読んでくれたならありがとう。これで俺のターンは終わりだ。 
