Le pont de Carey Foster : mesure de précision des faibles résistances

Variante du pont de Wheatstone pour basses résistances

Le pont de Carey Foster (souvent appelé pont à fil glissant Carey Foster) est un pont de Wheatstone modifié conçu pour mesurer de faibles résistances (milliohms à ohms) ou comparer des résistances presque égales avec une haute précision. C'est un classique des laboratoires de physique et de la métrologie de précision.

Principe du circuit

Comme un pont de Wheatstone, il équilibre deux diviseurs de tension. L'innovation : les bras de ratio P et Q sont un fil glissant uniforme (typiquement 1–2 m de manganine ou constantan), permettant des ratios continûment ajustables, précisément mesurables.

Condition d'équilibre (Galvanomètre G indique zéro) :

R / P = S / Q → R = S × (P / Q)

Où :

• R = résistance inconnue
• S = résistance étalon connue
• P, Q = résistances des segments de fil glissant (proportionnelles aux longueurs)

Procédure opératoire

1. Connecter R et S dans les deux intervalles ; batterie B et galvanomètre G aux bornes du pont.
2. Faire glisser le contact (jockey) le long du fil pour trouver le point d'équilibre C (G = 0).
3. Mesurer les longueurs : AC = l₁, CB = l₂ (longueur totale du fil L = l₁ + l₂).
4. Ratio P/Q = l₁/l₂ (puisque le fil est uniforme).
5. Calculer : R = S × (l₁ / l₂)

Élimination des erreurs de résistance de contact

Le vrai génie : échanger R et S, rééquilibrer au nouveau point C' (longueurs l₁', l₂'). Alors :

R - S = ρ (l₁' - l₁) où ρ = résistance par unité de longueur du fil

Cela annule les résistances de contact/fils inconnues aux intervalles — critique pour la précision au milliohm.

Avantages clés

• Haute précision (0,01–0,1 % atteignable).
• Pas besoin de boîtes à résistances étalons (un seul S suffit).
• Fil auto-étalonné (ρ déterminé à partir de R, S connus).
• Compensation température (manganine/constantan TCR faible).

Applications

• Mesure labo de résistivité de fils, résistance de contact, étalonnage de shunts.
• Contrôle qualité résistances faible valeur, shunts, barres omnibus.
• Enseignement : principes des ponts, méthodes nulles, analyse d'erreurs.

Limitations

• Uniquement pour faibles résistances (< ~10 Ω) ; résistances hautes nécessitent autre pont (ex. pont double Kelvin pour très basses, Megger pour hautes).
• Exige fil glissant stable, uniforme ; sensible aux FEM thermiques (utiliser AC ou inverser batterie).
• Équilibrage manuel — lent vs multimètres numériques.

Le pont de Carey Foster reste l'étalon de référence pour l'enseignement et l'étalonnage des mesures de faibles résistances — où la géométrie rencontre la précision.