實(shí)驗(yàn)四 用單雙臂電橋測(cè)電阻

1、實(shí)驗(yàn)四 用單雙臂電橋測(cè)電阻預(yù)習(xí)重點(diǎn)1 電橋的平衡條件和靈敏度。2 電橋測(cè)電阻時(shí)怎樣消除系統(tǒng)誤差和實(shí)現(xiàn)最佳測(cè)量條件。3 箱式電橋的使用方法。 實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 學(xué)習(xí)和掌握單雙臂電橋測(cè)電阻的原理和方法。2 分析并觀察電橋線路可能出現(xiàn)的故障。3 用箱式電橋測(cè)電阻。實(shí)驗(yàn)原理一、 單臂電橋1 電橋的結(jié)構(gòu)和平衡條件 電阻是一切電學(xué)元件的重要參數(shù)之一，因此測(cè)電阻就成為一種最基本的電學(xué)測(cè)量。測(cè)電阻的方法很多，本實(shí)驗(yàn)用單臂電橋測(cè)電阻，這種方法測(cè)量簡(jiǎn)便而且準(zhǔn)確度高。 單臂電橋的原理電路如圖2.4.1，電阻Rx、R、R和R連成一個(gè)四邊形，每一邊稱為電橋的一個(gè)橋臂。以四邊形對(duì)角頂點(diǎn)A、B作為輸入端，與電源E相連；另兩頂點(diǎn)C

2、、D作為輸出端，與檢流計(jì)相連。檢流計(jì)用來(lái)比較兩輸出端的電位，檢驗(yàn)有無(wú)電流輸出。支路A-E-B和C-G-D稱電橋的兩個(gè)橋路。電橋的平衡條件：設(shè)Rx是待測(cè)電阻，其他三個(gè)是已知電阻，且可調(diào)其阻值。只調(diào)R，或調(diào)R和R的比值，就可使C、D兩點(diǎn)電位相等，電橋無(wú)輸出，通過(guò)檢流計(jì)的電流I為零（指針不偏轉(zhuǎn)），這種狀態(tài)稱為電橋平衡。此時(shí)，通過(guò)R和R的電流相同，設(shè)為I，通過(guò)R和Rx的電流也相同，設(shè)為I,四個(gè)橋臂上的電壓有如下關(guān)系：U=U，U=U即 IRx= IR，IR= IR兩式相除，得平衡條件：、或RxR= RR （2.4.1）即任一相對(duì)兩個(gè)橋臂上電阻的乘積等于另外兩個(gè)相對(duì)橋臂上電阻的乘積。 由平衡條件得待測(cè)電阻

3、： Rx= （2.4.2） 式中R和R稱為比例臂，R稱為比較臂。 圖2.4.1 單臂電橋原理電路圖 根據(jù)（2.4.2）式，測(cè)Rx時(shí)有兩種調(diào)平衡的方法：一種是選一比例臂的比率（倍率）R/R，調(diào)比較臂電阻R；另一種是選定比較臂電阻R，調(diào)比例臂電阻之比R/R，當(dāng)R/R=1時(shí)，Rx=R，電橋就好似一架等臂天平，Rx與R分別相當(dāng)于待測(cè)質(zhì)量和砝碼。R/R1的情況，則如一個(gè)桿秤。 2電橋的靈敏度電橋平衡后，若改變?nèi)我粯虮垭娮?，必然?huì)破壞平衡，使檢流計(jì)指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)。設(shè)電橋平衡后，將某一橋臂R改變一小量R，引起檢流計(jì)偏轉(zhuǎn)為n，則定義電橋靈敏度為 （2.4.3） 二、 箱式電橋本電橋?yàn)閱伪垭p臂兩用電橋， 通過(guò)開(kāi)關(guān)

4、轉(zhuǎn)換，可以方便地用單臂電橋方式測(cè)量110的電阻；用雙臂電橋方式測(cè)量1010的電阻。 單臂電橋的原理前面已經(jīng)作了描述，不再做介紹。單臂電橋測(cè)中值電阻是較精確的儀器，然而測(cè)10以下低阻時(shí)由于與待測(cè)電阻有導(dǎo)線連接，這樣導(dǎo)線電阻、接觸電阻的影響相對(duì)較大，已與待測(cè)電阻相比不能忽略。要消除這兩方面的影響就需要改進(jìn)電路設(shè)計(jì)，由此從單臂電橋的基礎(chǔ)上發(fā)展成為雙臂電橋。如圖2.4.2所示，電路中Rx為待測(cè)低電阻，Rs為比較用的標(biāo)準(zhǔn)電阻。、組成電橋雙臂電阻，且阻值較大（10）。設(shè)橋路中、處的導(dǎo)線電阻、接觸電阻分別為、，它們作為附加電阻加入、橋臂電阻中，則R14r14（約10-210-5），且r/R很小，其影響可忽略

5、不計(jì)。至于C1、C2、D1、D2處的導(dǎo)線電阻和接觸電阻（總稱附加電阻）在電橋的外路上，與電橋平衡無(wú)關(guān)。設(shè)r為C2D2間附加電阻的總和，且C2和D2間用短而粗的導(dǎo)線連接。實(shí)驗(yàn)表明，只要適當(dāng)調(diào)節(jié)、和Rs的阻值，就可以消除r對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響。 圖2.4.2雙臂電橋電路原理圖 雙臂電橋中，電阻Rx和比較用的標(biāo)準(zhǔn)電阻Rs都有四個(gè)接線端，如圖2.4.3，即電流接頭和電壓接頭分開(kāi)，從而可以把各部分的導(dǎo)線電阻和接觸電阻分別引入檢流計(jì)回路或電源回路中，使它們或者與電橋平衡無(wú)關(guān)，或者被引入大電阻的支路中，目的是大大減小導(dǎo)線電阻和接觸電阻的影響，這類接線方式的電阻稱四端電阻。由于流經(jīng)C、C的電流較大，C、C常稱“電

6、流端”， 流經(jīng)P、P的電流較小，P、P常稱“電壓端”。 圖2.4.3 電阻器四端接法示意圖實(shí)驗(yàn)內(nèi)容一 、用單臂電橋測(cè)未知電阻1由3個(gè)電阻箱與1個(gè)待測(cè)電阻按圖2.4.1接線組成單臂電橋，把1# 待測(cè)電阻Rx接到橋臂的左端，打開(kāi)開(kāi)關(guān)，把保護(hù)電阻滑線變阻器Rs取為最大。取比例臂電阻R1/R2=1，要求R1100，然后合上開(kāi)關(guān)，調(diào)節(jié)R的阻值使檢流計(jì)指示為零，由于保護(hù)電阻Rs為最大，此時(shí)電橋的靈敏度較低，電橋可能并未實(shí)現(xiàn)平衡，需要減小保護(hù)電阻Rs以提高電橋的靈敏度，再看檢流計(jì)是否指示為零，不是則需要調(diào)節(jié)R使檢流計(jì)指示為零。最后要把保護(hù)電阻Rs取為零（即電橋靈敏度最高），再調(diào)節(jié)R的阻值使檢流計(jì)指示為零，如

7、果單調(diào)節(jié)R不能使檢流計(jì)恰好指零，則需要調(diào)節(jié)R1或R2使檢流計(jì)指示為零。在此條件下測(cè)電橋的靈敏度，給R一個(gè)較小的改變量R，由于電橋失去平衡，檢流計(jì)指示不為零，記錄指針的最大偏轉(zhuǎn)格數(shù)。為了提高測(cè)量的準(zhǔn)確度，把待測(cè)電阻Rx換接到橋臂的右端，再按照步驟2測(cè)量1次。 2用單臂電橋測(cè)電阻2# 電源線連到市電上，打開(kāi)后板上開(kāi)關(guān)，預(yù)熱10分鐘后，靈敏度調(diào)至最小，調(diào)零使表頭指針指零。S開(kāi)關(guān)打向“單”位置，用導(dǎo)線將被測(cè)電阻連接到“Rx”兩個(gè)接線端子上，按表2.4.1推薦的方案，根據(jù)Rx估計(jì)值，選擇適宜的M值（倍率值），盡可能使R的“”盤(pán)有一個(gè)字。將“內(nèi)接、外接”開(kāi)關(guān)打向“內(nèi)接”，按下G開(kāi)關(guān)和B開(kāi)關(guān)。從高到低，調(diào)節(jié)R各盤(pán)值，使表頭指針歸零或接近零，使電橋平衡或接近平衡。將靈敏度逐漸調(diào)至最大，電橋平衡后，測(cè)試完畢，抬起B(yǎng)開(kāi)關(guān)，G開(kāi)關(guān)，按下式計(jì)算被測(cè)電阻值：Rx=MR3用雙臂電橋測(cè)電阻3# 10以下電阻測(cè)定應(yīng)用雙橋法測(cè)量。 被測(cè)電阻按四端方式（見(jiàn)圖2.4.7）連接到儀器的C、P、P、C端子上，估計(jì)被測(cè)電阻值，按表2.4.1推薦方案，選擇好Rs（雙橋方式下內(nèi)附的標(biāo)準(zhǔn)電阻）及M（僅有、供選擇）