Pont de Wheatstone

Un pont de Wheatstone est un instrument de mesure inventé par Samuel Hunter Christie en 1833, puis amélioré 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.

Considérons la figure ci-contre. Le pont est constitué de deux résistances connues R₁ et R₂, d'une résistance variable de précision R₃ et d'un galvanomètre (ou voltmètre sensible) V_G.

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

Ajustons R₃ de façon à annuler le courant dans le galvanomètre ; la différence de potentiel aux bornes de celui-ci est donc nulle. En égalant les deux tensions calculées ci-dessus, on trouve :

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

Par ailleurs, la même technique peut être 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 également 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 varier lorsqu'ils sont soumis à des contraintes, pressions ou déformations (piézorésistance) aussi connues sous le nom de barrorécepteurs. Elle permet de fabriquer des capteurs de pression, accélération, etc. Comme les variations de résistance sont trop faibles pour être directement mesurables, il est nécessaire de faire appel à un montage en pont de Wheatstone.

Alimenté par une source de tension le pont a, à l'équilibre, une tension U_BD 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 donc réduire les variations parasites (comme la température) et avoir une meilleure précision.

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

Voir aussi

• Pont de Maxwell
• Jauge de contrainte

Références externes

Pont de Wheatstone

• Portail de l’électricité et de l’électronique