KWALIFIKACJA ELM5 - STYCZEŃ 2023

PYTANIE NR 21.
Warunkiem równowagi mostka przedstawionego na schemacie jest spełnienie zależności
Ilustracja przedstawia schemat mostka Wheatstone'a, który jest używany do pomiaru rezystancji w układach elektrycznych.
A.
B.
C.
D.
Wyjaśnienie poprawnej odpowiedzi:
Mostek rezystancyjny jest w równowadze, gdy napięcie między punktami pomiarowymi wynosi 0 V, więc prądy w gałęziach dzielą się proporcjonalnie do rezystancji. Z tego wynika warunek: R1/R2 = R3/R4, czyli równoważnie R1·R4 = R2·R3. To typowa zależność mostka Wheatstone’a.

Pełne wyjaśnienie:

Równowaga mostka rezystancyjnego oznacza, że w gałęzi pomiarowej (między dwoma węzłami środkowymi mostka) nie płynie prąd, a więc różnica potencjałów między tymi węzłami wynosi 0 V. W praktyce jest to warunek "zera" na mierniku (np. galwanometrze) lub minimalnego sygnału niezrównoważenia.

Dla klasycznego układu czterech rezystorów w ramionach mostka spełnienie warunku 0 V między węzłami środkowymi prowadzi do równości stosunków rezystancji w parach ramion. Najczęściej zapisuje się to jako:

R1/R2 = R3/R4

Po przekształceniu (mnożeniu "na krzyż") otrzymujemy równoważną postać:

R1 · R4 = R2 · R3

Ta forma jest wygodna w zadaniach testowych, bo jasno pokazuje zależność iloczynów rezystancji. Odpowiedzi oparte na różnicach (np. R1 − R4 = R2 − R3) lub sumach (R1 + R4 = R2 + R3) nie są ogólnym warunkiem równowagi: mogą przypadkowo wyjść prawdziwe dla wybranych wartości, ale nie wynikają z praw Kirchhoffa dla mostka.

Również zapis proporcji "R1 : R4 = R2 : R3" nie odpowiada standardowej relacji dla typowego oznaczenia ramion (miesza pary elementów). Poprawna proporcja porównuje rezystory należące do tych samych "dzielników napięcia" po obu stronach mostka.

Wskazówka egzaminacyjna: jeśli pamiętasz wersję z proporcją, zawsze możesz przejść do wersji z iloczynami przez "mnożenie na krzyż" i łatwiej dopasować odpowiedź w teście.

Dodatkowe pytania

Dodatkowe pytania (FAQ):
Równowaga mostka oznacza, że różnica potencjałów między węzłami pomiarowymi wynosi 0 V, więc w gałęzi pomiarowej nie płynie prąd. Wtedy układ jest "zrównoważony" i sygnał niezrównoważenia na mierniku jest zerowy lub minimalny.
Najczęściej zapisuje się go jako proporcję: R1/R2 = R3/R4. Równoważnie (po przekształceniu) otrzymujesz postać z iloczynami: R1·R4 = R2·R3.
Bo oba węzły środkowe mają wtedy ten sam potencjał względem źródła zasilania. Oznacza to, że po obu stronach mostka dzielniki napięcia "ustawiają" identyczne napięcie w punktach porównania, więc różnica napięć jest równa zero.
Wystarczy wykonać mnożenie na krzyż: z R1/R2 = R3/R4 otrzymujesz R1·R4 = R2·R3. To ta sama informacja, tylko zapisana w innej formie.
Nie jest to warunek ogólny. Taka równość może wyjść prawdziwa dla niektórych zestawów wartości, ale równowaga mostka wynika z równości potencjałów (i praw Kirchhoffa), a nie z równości sum rezystancji w ramionach.
Częsty błąd to wybór równań z sumą lub różnicą rezystancji, bo wyglądają "prosto". Inny błąd to pomylenie, które rezystory tworzą pary w proporcji (mieszanie ramion). Pomaga zapamiętanie: w równowadze porównujesz stosunki rezystancji po obu stronach.
Gdy chcesz dokładnie wyznaczyć nieznaną rezystancję albo wykryć bardzo małe zmiany rezystancji. Typowe zastosowania to metrologia (porównanie z rezystorem wzorcowym) oraz czujniki rezystancyjne, np. tensometry, gdzie mostek zamienia zmianę rezystancji na mierzalne napięcie.
Mostek pozwala "wyzerować" układ w punkcie równowagi, a potem mierzyć niewielkie odchylenia jako napięcie niezrównoważenia. Dzięki temu nawet mała zmiana jednego rezystora powoduje czytelny sygnał różnicowy, który można wzmacniać i przetwarzać.
Nie zawsze. W wielu pytaniach testowych wystarczy rozpoznać poprawną zależność symboliczną (proporcja lub iloczyny). Obliczenia liczbowe pojawiają się dopiero wtedy, gdy podane są konkretne wartości R1–R4 i trzeba wyliczyć nieznany rezystor.
Szukaj zapisu proporcji dwóch rezystancji po jednej stronie i dwóch po drugiej (np. R1/R2 = R3/R4) albo równoważnego zapisu z iloczynami "na krzyż" (R1·R4 = R2·R3). Sumy i różnice nie są regułą.
info

To pytanie poprawnie rozwiązuje 49% zdających egzamin. trudne

Według specjalistów z branży: "Mostek rezystancyjny jest w równowadze, gdy napięcie między punktami pomiarowymi wynosi 0 V, więc prądy w gałęziach dzielą się proporcjonalnie do rezystancji."

Źródła:

  • Wikipedia: "Mostek Wheatstone'a" (warunek równowagi mostka), https://pl.wikipedia.org/wiki/Mostek_Wheatstone%27a - dostęp 2026-03-02
  • All About Circuits: "Wheatstone Bridge" (Balanced bridge condition), https://www.allaboutcircuits.com/textbook/direct-current/chpt-9/wheatstone-bridge/ - accessed 2026-03-02
  • Electronics-Tutorials: "The Wheatstone Bridge" (Bridge balance equation), https://www.electronics-tutorials.ws/blog/wheatstone-bridge.html - accessed 2026-03-02

Materiały:

  • Materiały dydaktyczne z podstaw elektrotechniki/elektroniki: prawa Kirchhoffa i obwody rezystancyjne
  • Rozdziały o mostku rezystancyjnym w podręcznikach metrologii elektrycznej
  • Ćwiczenia laboratoryjne: wyznaczanie rezystancji metodą mostka i analiza błędu pomiaru

Aktualizacja pytania: 31.03.2026



Aktualizacja pytania: 31.03.2026
📡 Brak połączenia internetowego