Puente Carey Foster

En electrónica , el puente de Carey Foster es un circuito puente que se utiliza para medir resistencias medias o pequeñas diferencias entre dos resistencias grandes. Fue inventado por Carey Foster como una variante del puente de Wheatstone . Lo describió por primera vez en su artículo de 1872 titulado "Sobre una forma modificada del puente de Wheatstone y métodos para medir pequeñas resistencias" ( Telegraph Engineer's Journal , 1872-1873, 1, 196).

En el diagrama adjunto, X e Y son resistencias que se comparan. P y Q son resistencias casi iguales, que forman la otra mitad del puente. El hilo conductor EF del puente tiene un contacto guía D colocado a lo largo del mismo, que se desliza hasta que el galvanómetro G marca cero. Las áreas con bordes gruesos son barras colectoras de cobre gruesas de muy baja resistencia, para limitar su influencia en la medición.

1. Coloque una resistencia conocida en la posición Y.
2. Coloca la resistencia desconocida en la posición X.
3. Ajuste el contacto D a lo largo del cable puente EF para anular el galvanómetro. Esta posición (como porcentaje de la distancia de E a F) es ℓ ₁ .
4. Intercambia X e Y. Ajusta D al nuevo punto nulo. Esta posición es ℓ ₂ .
5. Si la resistencia del cable por porcentaje es σ , entonces la diferencia de resistencia es la resistencia de la longitud del cable puente entre ℓ ₁ y ℓ ₂ :

${\displaystyle XY=\sigma (\ell _{2}-\ell _{1})\,}$

Para medir una resistencia baja desconocida X , sustituya Y por una barra conductora de cobre que se puede suponer que tiene resistencia cero.

En la práctica, cuando el puente está desequilibrado, el galvanómetro se conecta en paralelo con una resistencia baja para evitar que se queme. Solo se utiliza a máxima sensibilidad cuando la medición prevista está cerca del punto nulo.

Dos resistencias, X e Y, que se comparan entre sí, están conectadas en serie con el hilo del puente. Así, en un puente de Wheatstone, las resistencias son X más un tramo de hilo del puente, e Y más el resto del hilo. Los dos brazos restantes son las resistencias P y Q, prácticamente iguales, conectadas en los espacios interiores del puente.

Sea ℓ ₁ el punto nulo D en el cable puente EF en porcentaje. α es la resistencia adicional desconocida del lado izquierdo EX y β es la resistencia adicional desconocida del lado derecho FY, y σ es la resistencia por porcentaje de longitud del cable puente:

${\displaystyle {P \over Q}={{X+\sigma (\ell _{1}+\alpha )} \over {Y+\sigma (100-\ell _{1}+\beta )}}}$

y añade 1 a cada lado:

${\displaystyle {P \over Q}+1={{X+Y+\sigma (100+\alpha +\beta )} \over {Y+\sigma (100-\ell _{1}+\beta )}}}$   (ecuación 1)

Ahora intercambiemos X e Y. ℓ ₂ es la nueva lectura del punto nulo en porcentaje:

${\displaystyle {P \over Q}={{Y+\sigma (\ell _{2}+\alpha )} \over {X+\sigma (100-\ell _{2}+\beta )}}}$

y añade 1 a cada lado:

${\displaystyle {P \over Q}+1={{X+Y+\sigma (100+\alpha +\beta )} \over {X+\sigma (100-\ell _{2}+\beta )}}}$   (ecuación 2)

Las ecuaciones 1 y 2 tienen el mismo lado izquierdo y el mismo numerador en el lado derecho, lo que significa que el denominador del lado derecho también debe ser igual:

${\displaystyle {\begin{aligned}&Y+\sigma (100-\ell _{1}+\beta )=X+\sigma (100-\ell _{2}+\beta )\\\Rightarrow {}&X-Y=\sigma (\ell _{2}-\ell _{1})\end{aligned}}}$

Por lo tanto: la diferencia entre X e Y es la resistencia del cable del puente entre ℓ ₁ y ℓ ₂ .

El puente es más sensible cuando P, Q, X e Y tienen magnitudes comparables.

• AH Fison (1919). "Obituarios: .... George Carey Foster, 1835–1919; ..." J. Chem. Soc., Trans . 115 : 412– 427. doi : 10.1039/CT9191500408 .