💡 ヒント:ホイートストンブリッジ(応用)

📋 問題の状況を整理しよう

直感的理解

ホイートストンブリッジを使った未知抵抗の精密測定です。一様な抵抗線(長さ \(L\) で抵抗 \(r_0\) の金属線)を使い、接触点の位置を動かして平衡をとる形式(メートルブリッジ)もよく出題されます。

抵抗線の抵抗は長さに比例するので、接触点の位置を変えると「左側の抵抗」と「右側の抵抗」の比が変わり、平衡条件を満たす点を探せます。

✏️ 求めるもの

既知抵抗 \(R_s\) と抵抗線の接触点の位置(例:左から \(\ell_1\)、右から \(\ell_2\))から、未知抵抗 \(R_x\) を計算する。

🔬 シミュレーションで体感

👀 観察のポイント

💡 考え方のヒント

🔧 使う道具
  1. 抵抗線の性質:一様な線なので単位長さあたりの抵抗が一定。左側の抵抗 \(\propto \ell_1\)、右側の抵抗 \(\propto \ell_2\)
  2. ブリッジの平衡条件:\(R_s / R_x = \ell_1 / \ell_2\)(対角線の比)
  3. \(R_x\) を求める:\(R_x = R_s \cdot \ell_2 / \ell_1\)
  4. 誤差を減らすには:接触点を中央付近(\(\ell_1 \approx \ell_2\))にすると感度が最高
注意

抵抗線のどちらが \(\ell_1\)、どちらが \(\ell_2\) か問題図で必ず確認。比の分子と分母を入れ替えないこと。ブリッジの4辺のうち、抵抗線が2辺を担うことを正しくイメージする。