直流電橋測電阻

1、實驗十直流電橋測電阻電橋是一種用電位比擬法進(jìn)行測量的儀器，被廣泛用來精確測量許多電學(xué)量和非電學(xué) 量，在自動控制測量中也是常用的儀器之一。按照用途電橋可分為平衡電橋和不平衡電橋； 按照使用的電源又可分為直流電橋和交流電橋。直流電橋是用來測量電阻或與電阻有關(guān)的物理量的儀器，待測電阻在 11000KQ時，可用單臂惠斯登電橋；假設(shè)測量1Q以下的低電阻時，那么必須使用雙臂凱爾文電橋。交流電橋萬能電橋主要用來測量電容、電感 等物理量。實驗?zāi)康?、掌握用電橋測量電阻的原理和方法。2、學(xué)會使用單臂及箱式惠斯登電橋測量電阻。實驗原理1、單臂電橋原理惠斯登電橋單臂電橋是最常用的直流電橋，其電路原理圖如圖10 1所

2、示。C圖中R、R2和Rs是阻值的標(biāo)準(zhǔn)電阻，它們和被測電阻Rxk保護(hù)電阻，它像橋一樣。假設(shè)調(diào)節(jié) 尺使橋兩端的B點和D點電位相等，電流計中電流為零，電橋到達(dá)平衡，這時可得I1R112 R2 10 1hRs I 2Rx 10 2兩式相除可得R2 RsRi103只要電流計足夠靈敏，等式10 3丨就能成立，被測電阻 Rx可以從R、R2和Rs三個的標(biāo)準(zhǔn)電阻求得。這一過程相當(dāng)于把 Rx和標(biāo)準(zhǔn)電阻相比擬， 因而測量的準(zhǔn)確度較高。0. 999 a8, 902 q內(nèi)外1x910X98. 9O2Q100X90.999 0T9孑lo-()一了SL. 009 Q £Q-i409-Lo4094 涉 Q 1081

3、. 009 a 102oKP-c圖 10 2QJ -23型直流電橋線路圖本實驗中采用 QJ -3型便攜式單臂電橋，它的實際電路圖見圖102，面板結(jié)構(gòu)如圖10 3所示。電橋各部件的作用及特點說明如下：1比率臂K相當(dāng)于圖10 1中的R2和R，由8個精密電阻組成，其總阻值為1KQ,度盤示值K=旦2，即比率，分為從0.001到1000共七檔。圖10 2中各電阻均以Q為R1單位。2測量臂Rs由四個十進(jìn)位電阻盤組成，最大阻值為9999 Q,調(diào)節(jié)K和Rs使電橋平10 4衡時，被測電阻值為Rxk Rs3端鈕X1和 X接被測電阻，B+和B、兔和G分別為外接電源、外接檢流計用的接線端鈕。4檢流計G,其靈敏度約3

4、X 10-6A/div，內(nèi)阻近百歐姆，用以指示電橋平衡與否。檢流計上有調(diào)零旋紐， 測量前應(yīng)預(yù)先調(diào)好檢流計零位。 實驗中，我們把引起儀表示值可覺察 變化的被測量的最小變化值叫靈敏閥或叫分辨率，這里取0.2分格所對應(yīng)的電流值作為檢流計的靈敏閥。5電源及檢流計開關(guān)，B是電源按鈕開關(guān)，實驗中不要將此開關(guān)按下鎖住，以防止電流熱效應(yīng)引起的阻值變化， 而影響儀器測量精度， 并且還可以防止電池很快耗盡。 檢流計 按鈕開關(guān)G 一般只能躍按，以防止非瞬時過載而引起的損壞。另有一種QJ-4型電橋，它多了一個q開關(guān)，它的作用是測量中先按下q粗調(diào)，這時有分流電阻與檢流計并聯(lián)，粗調(diào) 平衡后再按開關(guān) G細(xì)調(diào)平衡。增設(shè)開關(guān)

5、q是因為QJ 724型的準(zhǔn)確度等級更高、檢流計更靈 敏的緣故。用電橋測電阻前，通常應(yīng)先知道或用萬用表粗測被測電阻的大約值，然后預(yù)設(shè)比率接盤和測量盤于相應(yīng)的大約值，再細(xì)調(diào)K和Rs之值求出測量值。+ OB-O圖10 3 QJ 723型直流電阻電橋面板圖2、單臂電橋測電阻的誤差平衡電橋法測電阻的誤差，主要來自兩方面:(1) 電橋靈敏度Sb丨帶來的誤差電橋是否已經(jīng)平衡，依賴于判斷檢流計是否指零。因而檢流計的靈敏度大小直接影響了判斷性。換言之，判斷檢流計是否指零所產(chǎn)生的誤差決定了電橋的靈敏度。電橋平衡時，改變單位電阻檢流計的偏轉(zhuǎn)格數(shù)a稱作電橋靈敏度。(10 5)Sb越大，表示電橋越靈敏，判斷就越準(zhǔn)確。適

6、當(dāng)提高工作電源電壓和選用低電阻的檢流計將有利于提高電橋的靈敏度。通常假定儀表標(biāo)尺的彳 分度為難以分辨的界限，于是由10一 一 1電橋靈敏度帶來的誤差為Rb0.2 - oSb2橋臂電阻帶來的誤差R2由于RxRs，可導(dǎo)出求算Rx的相對誤差為RxRX2R2 )2R2丿Rs)2Rs丿106假設(shè)保持Rr和R2比值為1,把Rs與RX二個橋臂位置交換，再調(diào)節(jié)Rs使電橋平衡。分別測出交換前、后電橋平衡時比擬臂Rs的示值Rs1及Rs2,可得到Rx 、Rs1 ? Rs2這樣就消除了由R、R2本身的誤差而帶來的系統(tǒng)誤差。由式 誤差為Rx1 Rs12Rs22_R?Rx2Rs1Rs2 RsRsRxRxRs1RsRs1R

7、s2210 710 7求出Rx的相對10 810 91010它只與電阻箱Rs的儀器誤差有關(guān)。對 0.1級的電阻箱，Rs0.1%Rs 0.002m , m為所使用的電阻箱的轉(zhuǎn)盤數(shù)。結(jié)論：1總誤差等于檢流計不靈敏誤差與橋臂誤差之和。即RRb2 Rx2 10112測量中將某些條件相互交換，使產(chǎn)生的系統(tǒng)誤差方向相反，從而抵消測量中的局部系統(tǒng)誤差，稱作交換法，它是處理系統(tǒng)誤差的根本方法之一。實驗儀器電阻箱、AC5型直流檢流計、穩(wěn)壓電源、待測電阻、滑線變阻器、QJ23型直流電阻電橋?qū)嶒瀮?nèi)容1、自搭電橋測電阻用電阻箱自搭電橋，按圖 10 Q，以保護(hù)檢流計。在測試前要考慮以下問題：(1) 接好線路，擬好實驗步

8、驟，經(jīng)教師檢查前方可通電作實驗。須特別注意實驗中勿超 過電阻箱的額定電流。(2) 調(diào)節(jié)電橋，使它工作在最靈敏狀態(tài)。R2取=1,測量待測電阻Rx，并以交換法消除裝置不對稱引起的系統(tǒng)誤差。2、箱式電橋測電阻應(yīng)用QJ23型直流電阻電橋測量待測電阻值，其原理圖如圖102所示。數(shù)據(jù)處理1、自搭電橋，用交換法測出待測電阻值。序號Rx標(biāo)稱值QRS1QRS2QSb Rm(電阻箱的轉(zhuǎn)盤數(shù))123最正確估計值估算:R x jRs1 ? Rs2不確定度計算：1RsRs1 Rs22求出： RRsRs0.1%0.00唱、(Rb)2( Rx)20.2 2Rs 2忖(RF(RX Rs結(jié)果表示為： Rx RxRx。2、箱式電橋QJ t23測Rx的電阻值。序號標(biāo)稱值RxQ比率K實際測值RxQ儀器級別A123不確定度計算:Rx A% Rm(Rm為該比率下電橋的量程)結(jié)杲表示為：Rx RxRx。 思考題 1、 電橋測電阻的原理是什么？電橋平衡的條件是什么？在具體操作中是如何實