संवाहक तारेचा विद्युत रोध तारेची लांबी व जाडी यावर अवलंबून असतो. अशी तार दाबली किंवा ओढली तर तिची लांबी आणि जाडी बदलते. परिणामत: तिचा विद्युत रोध बदलतो.
दाबामुळे कमी तर ताणामुळे जास्त होतो. हा विद्युत रोधामधील फरक जसा ताण वाढत जाईल तसा वाढत जातो. याचप्रमाणे विद्युत संवाहकाचे तापमान बदलले किंवा काही बाबतीत त्यावर पडलेल्या प्रकाशाची तीव्रता बदलली की संवाहकाचा विद्युत रोध बदलतो. रोधातील हा बदल आणि बदल घडवणारी भौतिक राशी (तपमान, दाब वा ताण, प्रकाश तीव्रता) यांच्यामध्ये गणितीय नाते असते. हे तत्त्व आणि व्हीट्स्टन सेतू यांची सांगड घालून अनेक भौतिक राशी मोजता येतात.
जर C या बिंदूचे विभव (potential) D पेक्षा जास्त असेल, तर विद्युत प्रवाह C कडून D कडे वाहील आणि कमी असेल तर D कडून C कडे वाहील. या प्रवाहाच्या दिशेनुसार दर्शक काटा शून्याच्या उजवीकडे वा डावीकडे कलेल. विभवांतर जितके अधिक तितके कलण्याचे प्रमाण अधिक असेल. R बदलेल तसे विभवांतर आणि म्हणून काट्याचे कलणे देखील बदलेल.
उदा., स्थापत्य, यांत्रिकी इत्यादी शाखांमध्ये पृष्ठभागांवर पडणारा ताण वा दाब मोजण्याची आवश्यकता असते. त्यासाठी वरील तत्त्व आणि व्हीट्स्टन सेतू यांची सांगड घालून तो कसा मोजता येतो ते पाहू.
ताणमापक (strain gauge) : ताणातील थोड्या बदलामुळे देखील ज्यांच्या रोधामध्ये लक्षणीय बदल होतो अशांना ताण-संवेदनशील धातू म्हणतात. कॉन्स्टंटीन, प्लॅटिनम, निकेल,
नायक्रोम हे ताण-संवेदनशील धातू आहेत. अशांपैकी एका योग्य संवाहक धातूच्या अत्यंत पातळ थरापासून बेकेलाइटच्या पातळ पट्टीवर आ. २ मध्ये दाखविल्याप्रमाणे नागमोडी आकाराची जाळी निर्माण केली जाते. त्यावर एक पातळ संरक्षक थर दिलेला असतो. या जाळीचा रोध म्हणजेच ताणमापकाचा रोध होय. असा हा ताणमापक अनेक भौतिक राशींचे मापन करण्याचे अतिशय उपयुक्त संवेदनशील साधन आहे. या ताणमापकाची बेकेलाइट-पट्टी योग्य अशा चिकट पदार्थाच्या साहाय्याने ज्या पृष्ठभागावरील ताण मोजावयाचा आहे त्यावर घट्ट चिकटविली जाते. त्यामुळे पृष्ठभागावरील ताण जसाच्या तसा ताणमापकाच्या संवाहक जाळीतदेखील संक्रमित होतो.
ताण मोजण्यासाठी केलेली जोडणी आ. ३ मध्ये दाखविली आहे. आ. ३ मध्ये दाखविल्याप्रमाणे अगदी एकसारखे दोन ताणमापक व्हीट्स्टन सेतूच्या चार भुजांपैकी दोन भुजांचे काम करतात. त्यापैकी एक ताणमापक ज्या पृष्ठभागावरील ताण मोजावयाचा आहे त्यावर चिकटवला जातो. याला सक्रिय ताणमापक (R) म्हणता येईल. दुसरा ताणमापक हा निष्क्रिय असतो
कारण तो फक्त सक्रिय ताणमापकाच्या वातावरणात ठेवला जातो. तापमानबदलामुळे सक्रिय ताणमापकाच्या रोधामध्ये होणारा बदल चुकीचे मापन करू नये म्हणून या बदलाला छेद (compensation) देण्याचे काम निष्क्रिय ताणमापक (X) करतो. तपमानामुळे रोधात होणारा बदल ताणमापक असलेल्या दोन्ही भुजांमध्ये तेवढाच असल्याने तापमानातील बदल सेतूला असंतुलित करणार नाही. त्यामुळे फक्त ताणामध्ये होणारा बदलच सेतूला असंतुलित करील आणि दर्शक काटा असंतुलनाच्या प्रमाणात कलून दर्शकपट्टीवर ताण दाखवेल.
अशा प्रकारे अनेक राशींच्या मापनासाठी व्हीट्स्टन सेतूचा उपयोग करता येतो.
संदर्भ :
- Golding, E.W. Electrical Measurements and Measuring Instruments
- Kalsi, H. S. Electronic Instrumentation
समीक्षक – एस.डी. भिडे