電橋法測(cè)電阻

PAGEPAGE85實(shí)驗(yàn)十電橋法測(cè)電阻電橋是一種精密的電學(xué)測(cè)量?jī)x器，可用來(lái)測(cè)量電阻、電容、電感等電學(xué)量，并能通過(guò)這些量的測(cè)量測(cè)出某些非電學(xué)量，如溫度、真空度和壓力等，被廣泛應(yīng)用在工業(yè)生產(chǎn)的自動(dòng)控制方面?！緦?shí)驗(yàn)?zāi)康摹竣闭莆沼没菟沟请姌驕y(cè)電阻的原理和特點(diǎn)。⒉學(xué)會(huì)QJ19型兩用直流電橋的使用。⒊了解雙臂電橋測(cè)低電阻的原理和特點(diǎn)?！緦?shí)驗(yàn)原理】圖3-10-1惠斯登電橋的原理電路圖直流電橋主要分單臂電橋和雙臂電橋。單臂電橋又稱(chēng)惠斯登電橋，一般用來(lái)測(cè)量102～106的電阻。雙臂電橋又稱(chēng)開(kāi)爾文電橋，可用來(lái)測(cè)量10-5～10-2范圍的電阻。實(shí)驗(yàn)所用的QJ19型電橋是單、雙臂兩用直流電橋。⒈惠斯登單臂電橋的工作原理惠斯登電橋的原理電路如圖3-10-1所示，四個(gè)電阻、、、和稱(chēng)為電橋的四個(gè)臂，組成一個(gè)四邊形，對(duì)角和之間接檢流計(jì)構(gòu)成“橋”，用以比較“橋”兩端的電位，當(dāng)和兩點(diǎn)的電位相等時(shí)，檢流計(jì)指零，電橋達(dá)到了平衡狀態(tài)。此時(shí)有，由于，因此可得（3-10-1）（3-10-1）式為惠斯登電橋的平衡條件，根據(jù)、和的大小，可以計(jì)算出待測(cè)電阻的阻值，一般稱(chēng)、為比率臂，為比較臂。圖3-10-2雙臂電橋的電路結(jié)構(gòu)圖圖3-10-2雙臂電橋的電路結(jié)構(gòu)圖在惠斯登電橋電路中，存在著接觸電阻和接線(xiàn)電阻，這對(duì)低電阻的測(cè)量將帶來(lái)很大的誤差。特別是當(dāng)待測(cè)電阻的阻值與接觸電阻同數(shù)量級(jí)時(shí)，測(cè)量便無(wú)法進(jìn)行。在此情形下，為了獲得準(zhǔn)確的測(cè)量結(jié)果，必須采用開(kāi)爾文雙臂電橋進(jìn)行測(cè)量。開(kāi)爾文雙臂電橋的電路結(jié)構(gòu)如圖3-10-2所示，為待測(cè)電阻，為低值標(biāo)準(zhǔn)電阻，、、和均為阻值較大的電阻，表示聯(lián)接和的接線(xiàn)電阻（其中包括這一接線(xiàn)與和的接觸電阻）它與，同數(shù)量級(jí)，是引起測(cè)量誤差的重要因素，必須設(shè)法消除它的影響。對(duì)圖中以7、2、4為頂點(diǎn)的△形電路變換成Y型電路后，就可把雙臂電橋變成一個(gè)惠斯登電橋，根據(jù)惠斯登電橋的平衡條件，不難得到開(kāi)爾文電橋的平衡方程。(3-10-2)不難看出，如果在電橋結(jié)構(gòu)上能夠做到=和=(3-10-2)式右邊的第二項(xiàng)為零，此時(shí)平衡方程就變成如下形式：（3-10-3）實(shí)際上不可能完全做到=，=，但只要把值做得很小，(3-10-2)式右邊的第二項(xiàng)便為二階無(wú)限小量，此時(shí)就可以認(rèn)為(3-10-3)式成立。⒊電橋的靈敏度(3-10-1)式和(3-10-3)式是在電橋平衡條件下推導(dǎo)出來(lái)的，在實(shí)驗(yàn)中測(cè)試者是依據(jù)檢流計(jì)的指針有無(wú)偏轉(zhuǎn)來(lái)判斷電橋是否平衡的。然而，檢流計(jì)的靈敏度是有限的。例如，選用電流靈敏度為1格/1微安的檢流計(jì)做為指零儀，當(dāng)通過(guò)檢流計(jì)的電流小于10-7安培時(shí)，指針表3-10-2電橋相對(duì)靈敏度的測(cè)量測(cè)量項(xiàng)目比例臂阻值（Ω）R0（）△R0（）△n（格）R1=100R2=100R1=100R2=100R1=1000R2=1000R1=1000R2=1000測(cè)試條件電源電壓=伏；檢流計(jì)支路電阻RL=歐⒉用四端式雙臂電橋測(cè)低電阻圖3-10-4四端式雙臂電橋測(cè)低電阻接線(xiàn)圖將被測(cè)低電阻及標(biāo)準(zhǔn)電阻等元件按圖3-10-4接線(xiàn)，圖中電源用穩(wěn)壓電源，輸出電壓在（2～6V）之間，為滑線(xiàn)變阻器，為雙刀雙擲換向開(kāi)關(guān)，要求跨接電阻r≤0.001Ω。調(diào)節(jié)滑線(xiàn)變阻器放在最大位置，接通雙刀開(kāi)關(guān)，再調(diào)節(jié)滑線(xiàn)變阻器，使電路中的電流為標(biāo)準(zhǔn)電阻和被測(cè)電阻所允許通過(guò)的電流數(shù)值，按表3-10-3選取=的數(shù)值,按下“粗”按鍵,接通檢流計(jì)。調(diào)節(jié)測(cè)量盤(pán)使檢流計(jì)指零,按下“細(xì)”按鍵,調(diào)測(cè)量盤(pán),使電橋平衡,記錄、和的值按計(jì)算被測(cè)電阻值。3.實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)參考表格表1實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)參考表格萬(wàn)用表測(cè)量值℃12【數(shù)據(jù)處理】QJ19型電橋的儀器誤差按下式計(jì)算式中為基準(zhǔn)值，(為了規(guī)定電橋的準(zhǔn)確度，供各有效量程參比的一個(gè)單值，即為該量程內(nèi)最大的10的整數(shù)冪)；為標(biāo)度盤(pán)示值；為等級(jí)指數(shù)，用百分?jǐn)?shù)表示（實(shí)驗(yàn)用=0.05）。記錄數(shù)據(jù)，給出測(cè)量結(jié)果。表3-10-3（）()=()當(dāng)調(diào)換RX和的位置時(shí)從到()()=（）從到1010.10.010.0011001010.10.011010.10.010.00110010010010010010-410-510-310-50.0010.00110001000【注意事項(xiàng)】⒈實(shí)驗(yàn)結(jié)束應(yīng)將復(fù)射式檢流計(jì)分流器旋至“短路”檔。⒉松開(kāi)電橋上四個(gè)按鍵開(kāi)關(guān)。⒊電橋測(cè)量應(yīng)按3-10-1，3-10-3表的規(guī)定，盡可能用第I標(biāo)度盤(pán)讀出被測(cè)電阻值的第一位數(shù)字，從而測(cè)得值更為準(zhǔn)確