ITI Electrician Wheatstone Bridge, Principle aur Balancing Formula: Complete Notes in Hindi
ITI Electrician Wheatstone Bridge Master Notes in Hindi:
Principle, Balancing Formula & Applications
(व्हीटस्टोन ब्रिज: कार्य सिद्धांत, संतुलन सूत्र और अनुप्रयोग – संपूर्ण मार्गदर्शिका)
अज्ञात प्रतिरोध (Unknown Resistance) का सटीक माप ज्ञात करने के लिए उपयोग किए जाने वाले सबसे प्रसिद्ध सर्किटो में से एक Wheatstone Bridge (व्हीटस्टोन ब्रिज) है। इसे सर चार्ल्स व्हीटस्टोन द्वारा विकसित किया गया था। ITI Electrician Trade Theory और इलेक्ट्रिकल मेजरिंग इंस्ट्रूमेंट्स के अंतर्गत यह एक अति महत्वपूर्ण टॉपिक है।
इस विस्तृत मास्टर चैप्टर में हम व्हीटस्टोन ब्रिज के कार्य सिद्धांत, संतुलन सूत्र (Balancing Formula), मीटर ब्रिज अनुप्रयोग तथा न्यूमेरिकल गणनाओं का विस्तार से अध्ययन करेंगे।
1. Introduction to Wheatstone Bridge (परिचय)
Wheatstone Bridge एक ऐसा इलेक्ट्रिकल सर्किट है जिसका उपयोग शून्य-विक्षेप विधि (Null method) के माध्यम से किसी अज्ञात प्रतिरोध का अत्यंत सटीक मान निकालने के लिए किया जाता है। चूँकि यह माप विक्षेप पर निर्भर नहीं करता बल्कि गैल्वेनोमीटर में शून्य विक्षेप (Zero deflection) पर आधारित होता है, इसलिए यह बेहद सटीक परिणाम देता है।
Core Balancing Formula
Unknown Resistance (S) = R x (Q / P)
2. Construction and Working Principle (बनावट और कार्य सिद्धांत)
व्हीटस्टोन ब्रिज की संरचना में चार प्रतिरोधकों को एक चतुर्भुज (Bridge network) के रूप में जोड़ा जाता है:
- Bridge Arms: इसमें चार प्रतिरोध भुजाएँ होती हैं – P, Q, R और S। इसमें P और Q निश्चित प्रतिरोध (Fixed resistors), R एक परिवर्ती प्रतिरोध (Variable standard resistor), और S वह अज्ञात प्रतिरोध (Unknown resistance) होता है जिसका मान हमें ज्ञात करना होता है।
- Galvanometer Connection: ब्रिज के दो विपरीत बिंदुओं के बीच एक संवेदनशील गैल्वेनोमीटर (Galvanometer – G) जुड़ा होता है, और अन्य दो विपरीत सिरों पर डीसी बैटरी (Battery source) जोड़ी जाती है।
- Principle of Balancing: जब परिवर्ती प्रतिरोध R को इस प्रकार समायोजित किया जाता है कि गैल्वेनोमीटर में कोई विक्षेप (Zero deflection) न हो, तो ब्रिज संतुलित (Balanced Wheatstone Bridge) कहलाता है। इस स्थिति में गैल्वेनोमीटर से कोई करंट प्रवाहित नहीं होता।
3. Derivation of Balancing Formula (संतुलन सूत्र की व्युत्पत्ति)
संतुलन की स्थिति में नोड्स के बीच विभव (Potential) समान हो जाता है:
- संतुलन शर्त के अनुसार, भुजाओं के प्रतिरोधों का अनुपात आपस में बराबर होता है:
P / Q = R / S - यदि हमें अज्ञात प्रतिरोध (S) का मान निकालना हो, तो सूत्र इस प्रकार बनता है:
S = R x (Q / P)
1. Bridge Network
चार प्रतिरोधों का चतुर्भुज नेटवर्क जिसमें गैल्वेनोमीटर और बैटरी जुड़ी होती है।
2. Null Method
गैल्वेनोमीटर में शून्य विक्षेप (Zero deflection) आने पर ब्रिज संतुलित माना जाता है।
3. Unknown Resistance
सूत्र S = R x (Q / P) का उपयोग करके आसानी से अज्ञात प्रतिरोध निकाला जाता है।
4. Practical Instruments
केल्विन डबल ब्रिज और मीटर ब्रिज (Meter Bridge) इसी सिद्धांत पर कार्य करते हैं।
| Bridge Component (घटक) | Role in Circuit (परिपथ में भूमिका) |
|---|---|
| Arms P and Q | निश्चित अनुपात भुजाएँ (Fixed ratio arms) |
| Arm R | परिवर्ती मानक प्रतिरोध (Variable standard resistor) |
| Arm S | अज्ञात प्रतिरोध (Unknown resistance to be measured) |
| Galvanometer (G) | संतुलन बिंदु (Null point) की जाँच करने के लिए संसूचक (Detector) |
एक संतुलित व्हीटस्टोन ब्रिज में यदि P = 10 Ohms, Q = 100 Ohms और R = 50 Ohms हो, तो अज्ञात प्रतिरोध (S) का मान क्या होगा?
Answer: S = R x (Q / P) = 50 x (100 / 10) = 50 x 10 = 500 Ohms.
4. Common Faults and Troubleshooting (सामान्य दोष और निवारण)
| Fault / Problem (दोष) | Possible Causes (संभावित कारण) | Troubleshooting Steps (निवारण के चरण) |
|---|---|---|
| Galvanometer Fails to Show Null Point | बैटरी का डिस्चार्ज होना, सर्किट का खुला होना (Open circuit) या गलत मान चयन | सप्लाई वोल्टेज जाँचें, सभी टर्मिनल कनेक्शन टाइट करें और R का मान बदलें। |
| Inaccurate Resistance Measurement | प्रतिरोध बॉक्स में कार्बन जमना या संपर्क प्रतिरोध (Contact resistance) होना | प्लग और टर्मिनलों को स्पिरिट से साफ करें। |
| Galvanometer Needle Jamming | अत्यधिक करंट प्रवाहित होने से गैल्वेनोमीटर का क्षतिग्रत होना | प्रोटेक्टिव शंट का उपयोग करें और सेंसिटिविटी कम करें। |
5. Applications (व्यापक अनुप्रयोग)
- Meter Bridge (स्लाइड वायर ब्रिज): प्रयोगशालाओं में अज्ञात प्रतिरोध और विशिष्ट प्रतिरोध (Resistivity) मापने के लिए।
- Strain Gauges & Transducers: तापमान, दबाव और खिंचाव मापने वाले सेंसर्स में प्रतिरोध परिवर्तन का पता लगाने के लिए।
- Cable Fault Localizer: भूमिगत केबलों में फॉल्ट (Lump/Loop test) ढूंढने के लिए मुरे लूप टेस्ट में।
6. ITI Electrician Exam ke liye Important Points (परीक्षा के लिए मुख्य बिंदु)
- Balancing Condition: P / Q = R / S or S = R * (Q / P).
- Measurement Method: Operates on the null deflection method, ensuring high accuracy independent of source voltage fluctuations.
- Instrument Variants: Meter bridge and Post Office box are practical laboratory forms of the Wheatstone bridge.
- Detector: A sensitive galvanometer is used to detect even minor potential differences across the bridge arms.
- Low vs High Resistance: Standard Wheatstone bridge is best suited for medium resistance measurements (1 Ohm to 100 kOhms).
7. Conclusion (निष्कर्ष)
Wheatstone Bridge (Principle aur Balancing Formula) प्रतिरोध मापन की सबसे सटीक और वैज्ञानिक विधि है। ITI Electrician के छात्रों को व्हीटस्टोन ब्रिज के संतुलन सूत्र (P/Q = R/S), न्यूमेरिकल गणनाओं तथा उनके व्यावहारिक उपयोगों की पूरी तकनीकी जानकारी होनी चाहिए।
यह टॉपिक CBT Exam, ट्रेड थ्योरी परीक्षाओं और इलेक्ट्रिकल मेजरिंग प्रैक्टिकल के दृष्टिकोण से अत्यंत महत्वपूर्ण है।