電橋法測電阻

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1、實驗十電橋法測電阻電橋是一種精密的電學測量儀器，可用來測量電阻、電容、電感等電學量，并能通過這些量的測量測出某些非電學量，如溫度、真空度和壓力等，被廣泛應用在工業(yè)生產(chǎn)的自動控制方面?！緦嶒災康摹竣闭莆沼没菟沟请姌驕y電阻的原理和特點。⒉學會QJ19型兩用直流電橋的使用。⒊了解雙臂電橋測低電阻的原理和特點?！緦嶒炘怼繄D3-10-1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。單臂電橋又稱惠斯登電橋，一般用來測量102～106的電阻。雙臂電橋又稱開爾文電橋，可用來測量10-5～10-2范圍的電阻。實驗所用的QJ19型電橋是單、雙臂兩用直流電橋。⒈惠斯登單臂

2、電橋的工作原理惠斯登電橋的原理電路如圖3-10-1所示，四個電阻、、、和稱為電橋的四個臂，組成一個四邊形，對角和之間接檢流計構(gòu)成“橋”，用以比較“橋”兩端的電位，當和兩點的電位相等時，檢流計指零，電橋達到了平衡狀態(tài)。此時有，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，可以計算出待測電阻的阻值，一般稱、為比率臂，為比較臂。90圖3-10-2雙臂電橋的電路結(jié)構(gòu)圖⒉開爾文雙臂電橋的工作原理在惠斯登電橋電路中，存在著接觸電阻和接線電阻，這對低電阻的測量將帶來很大的誤差。特別是當待測電阻的阻值與接觸電阻同數(shù)量級時，測量便無法進行

3、。在此情形下，為了獲得準確的測量結(jié)果，必須采用開爾文雙臂電橋進行測量。開爾文雙臂電橋的電路結(jié)構(gòu)如圖3-10-2所示，為待測電阻，為低值標準電阻，、、和均為阻值較大的電阻，表示聯(lián)接和的接線電阻（其中包括這一接線與和的接觸電阻）它與，同數(shù)量級，是引起測量誤差的重要因素，必須設法消除它的影響。對圖中以7、2、4為頂點的△形電路變換成Y型電路后，就可把雙臂電橋變成一個惠斯登電橋，根據(jù)惠斯登電橋的平衡條件，不難得到開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)式右邊的第二項為零，此時平衡方程就變成如下形式：（3-10-3）實

4、際上不可能完全做到=，=，但只要把值做得很小，(3-10-2)式右邊的第二項便為二階無限小量，此時就可以認為(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出來的，在實驗中測試者是依據(jù)檢流計的指針有無偏轉(zhuǎn)來判斷電橋是否平衡的。然而，檢流計的靈敏度是有限的。例如，選用電流靈敏度為1格/1微安的檢流計做為指零儀，當通過檢流計的電流小于10-790安培時，指針偏轉(zhuǎn)不到0.1格，觀察者難于覺察，就認為電橋已達平衡，因而帶來測量誤差。對此引入電橋靈敏度的概念。它定義為(3-10-4)是在電橋平衡后的微小增減量，實際上是橋臂

5、的增減量；是相應的檢流計偏轉(zhuǎn)格數(shù)。電橋靈敏度的單位是“格”。越大在基礎上增減能引起的檢流計偏轉(zhuǎn)格數(shù)就越多。電橋越靈敏，測量誤差減小。如=100格表示當改變1%時檢流計有1格的偏轉(zhuǎn)。電橋靈敏度的大小是與工作電壓有關(guān)的。在實驗中，為使電橋靈敏度足夠，電源電壓不能過低，當然也不能過高，否則可能損壞電橋。【實驗內(nèi)容】⒈用兩端式單臂電橋測電阻（102～106）⑴利用萬用表歐姆檔粗測被測電阻的阻值⑵按圖3-10-3連接線路圖3-10-3兩端式單臂電橋測電阻接線圖①將檢流計接到“檢流計”端鈕（檢流計的使用參見實驗十二）。②穩(wěn)壓電源接到“電源（兩）”端鈕。③被測電阻接到“未知電

6、阻（兩）”端鈕，“標準電阻（四）”端鈕用短路片連接。⑶連線后檢查四個按鈕開關(guān)，將其松開。經(jīng)教師檢查后方可打開穩(wěn)壓電源及靈敏電流計的電源開關(guān)。90⑷根據(jù)被測電阻的估計值從表3-10-1中選擇、及電源電壓值。用1、2兩個旋鈕調(diào)、為所選之值，調(diào)穩(wěn)壓電源輸出為所選值。先根據(jù)估算出的估計值，將測量盤放置該值。表3-10-1()橋臂電阻()電源電壓（V）>≤R1R21021031021021.510310410310231041051041026105106104106⑸首先將“電源（兩）”按鍵按下并旋轉(zhuǎn)卡住，接通電源。然后按下“粗”按鍵，調(diào)節(jié)測量盤電阻直到檢流計指零；斷開

7、”粗“按鍵，按下”細“按鈕，調(diào)的后兩個轉(zhuǎn)盤（一般是這樣）直到檢流計準確指零為止，即電橋處于平衡狀態(tài)。記錄、及的值，由計算值。⑹若光標迅速離開標尺零刻線甚至跑出標尺外，不見蹤影，應馬上放開“粗”或“細”按鍵，斷續(xù)按下“短路”鍵光標可以很快回到零刻線靜止下來，以便繼續(xù)調(diào)節(jié)，為保證測量精度，標度盤至少為100Ω盡量用到1000Ω。⑺電橋靈敏度的測定對被測電阻(≈1000)時，調(diào)比例臂阻值為表3-10-2所示的各種情況下，測定電橋的相對靈敏度。測量時，首先將電橋調(diào)至平衡態(tài)，然后改變比較臂電阻有效數(shù)字末位的讀數(shù)，使檢流計指針偏轉(zhuǎn)=10格，記下此時、和的數(shù)值，按3-10-4

8、式計算相對靈敏度。表3-