Ultimo aggiornamento: 2026-07-13

Ponte di Wheatstone

Un ponte di Wheatstone misura una resistenza incognita per confronto anziché leggendola direttamente. Quattro rami resistivi sono collegati come due partitori di tensione alimentati dalla stessa sorgente, e un rivelatore unisce i punti medi dei due partitori. Quando i partitori di sinistra e di destra hanno lo stesso rapporto, entrambi i punti medi sono allo stesso potenziale e il rivelatore indica zero. Questo stato bilanciato fissa il ramo incognito tramite un rapporto, molto più facile da centrare con precisione di una lettura assoluta.

Questo calcolatore funziona in due modi: dati i tre rami noti restituisce la resistenza incognita $R_x$ che bilancia il ponte; passando alla modalità di uscita e aggiungendo la tensione di alimentazione e il quarto ramo, restituisce la tensione del rivelatore di un ponte sbilanciato.

La condizione di bilanciamento

Etichetta i rami in modo che $R_1$ e $R_2$ formino il partitore di sinistra e $R_3$ e $R_x$ il partitore di destra. Il punto medio di ciascun partitore è a una tensione fissata dal proprio rapporto:

Il rivelatore indica zero quando queste sono uguali. Uguagliandole ed elidendo la tensione di alimentazione resta una condizione di soli rapporti:

Poiché contano solo i rapporti, il risultato non dipende né dalla tensione di alimentazione esatta né dalla sensibilità del rivelatore: un pregio distintivo del metodo.

Esempio svolto

Con $R_1 = 100\ \Omega$, $R_2 = 200\ \Omega$ e $R_3 = 150\ \Omega$:

Una resistenza di $300\ \Omega$ nel quarto ramo bilancia il ponte, così il rivelatore indica zero.

Il ponte sbilanciato e la sensibilità

Fuori dal bilanciamento il rivelatore non indica più zero: vede la differenza tra le due prese dei partitori:

Per una piccola variazione di un ramo attorno al punto di bilanciamento, questa uscita cresce quasi in proporzione a tale variazione. Questa risposta quasi lineare rende il ponte uno stadio d'ingresso sensibile per i sensori: un estensimetro, un termistore o un elemento di pressione è posto in un ramo, e la sua minuscola variazione di resistenza appare come una tensione proporzionale che il resto del circuito può amplificare e leggere.

Il segno di $V_g$ indica da che parte il ponte si è sbilanciato, e la sua ampiezza di quanto.

Dove si usa il ponte

Storicamente il ponte di Wheatstone era lo strumento di laboratorio standard per la misura precisa di resistenza, regolando un ramo noto calibrato finché il rivelatore si annullava. Oggi il suo ruolo più comune è il condizionamento del segnale dei sensori resistivi. Le celle di carico a estensimetri, i termometri a termistore e a RTD e molti trasduttori di pressione e forza si leggono come un piccolo sbilanciamento del ponte. Usare due o quattro rami attivi annulla la deriva termica e moltiplica la sensibilità, per cui la topologia resta molto diffusa nella strumentazione.

Limiti

Questo è un modello di resistenze ideali. Assume che la sorgente sia ideale, che il rivelatore non assorba corrente e che i rami siano puramente resistivi, senza resistenza propria di conduttori o contatti. I ponti reali sono influenzati dal carico finito del rivelatore, dalla resistenza dei conduttori di collegamento (rilevante per rami di basso valore, e la ragione per cui esistono i metodi a quattro fili), dalla tolleranza e dal coefficiente di temperatura delle resistenze, e dalle tensioni termoelettriche alle giunzioni. Nei lavori esigenti questi effetti si gestiscono con conduttori schermati, rami accoppiati e componenti calibrati.