第五章 电阻测量方法专题

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1、第五章电阻测量方法专题一、概述电阻是电学元件的基本参数之一。在进行材料特性和电器装置性能研究等工作中，经常要测量电阻。当一个元件两端加上电压时，元件内就会有电流通过，电压与电流之比，就是该元件的电阻，这种方法就是伏安法。按测量电路有电流表内接法、电流表外接法。其它如伏伏法、安安法、等效替代法、极值法、补偿法、半偏法、电桥法等都是伏安法的具体拓展。在具体测量时各有优缺点。电阻按阻值的大小大致可分为三类：1欧姆以下的为低值电阻；1欧姆到100千欧姆之间的为中值电阻；100千欧姆以上的为高值电阻。对不同阻值的电阻，其测量方法不尽相同。惠斯

2、通电桥通常用于测量中值电阻。而对于测量金属的电阻率、分流器的电阻、电机和变压器绕组的电阻、以及其它低值阻值的电阻时，由于接线电阻和接触电阻（数量级为10-2～10-3欧姆）的存在，为消除和减少这些电阻对测量结果的影响，常采用开尔文电桥。而对于高阻值电阻一般可利用放电法来进行测量。用伏安法测电阻时，将一个元件的电流随电压变化的情况在图上画出来，得到的就是该元件的伏安特性曲线。若元件的伏安特性曲线呈直线，则它的电阻为常数，我们称其为线性电阻；若呈曲线，即它的电阻是变化的，则称其为非线性电阻。非线性电阻伏安特性所反映出来的规律总是与一定的

3、物理过程相联系的。利用非线性元件的特性可以研制各种新型的传感器、换能器，在温度、压力、光强等物理量的检测和自动控制方面都有广泛的应用。对非线性电阻特性及规律的研究，有助于加深对有关物理过程、物理规律及其应用的理解和认识。电桥法测电阻是在平衡条件下将待测电阻与标准电阻进行比较，以确定其待测电阻的大小。电桥法具有灵敏度高、测量准确和使用方便等特点，从而求得可引起电阻变化的其他物理量，如温度、压力、形变等。直流电桥可分为平衡电桥和非平衡电桥。平衡电桥是通过调节电桥平衡，得到待测电阻值。如惠斯登电桥、开尔文电桥均是平衡式直流电桥。由于需要调

4、节平衡，因此平衡电桥只能用于测量具有相对稳定状态的物理量。若某一个臂或几个臂是传感元件，其阻值可随待测物理量的改变而变化，电桥处于非平衡态，此时电桥间的电势不相等。电势差的大小反映了电阻的变化情况。若在两点间接入电流计，则有电流流过。测量两点间的不平衡电压（或电流），即可了解电路中电阻的变化情况，从而获得待测物理量的变化。直流非平衡电桥相对平衡电桥而言，在工程技术中应用更为广泛，比如有些电阻准确度要求不高，但需要连续快捷的测量，就要应用非平衡电桥。由于传感器的广泛应用，在非平衡电桥中，某一个臂或几个臂可以是传感元件，其阻值可随某一物

5、理量的变化而相应改变，用非平衡电桥可以快速连续地测定其阻值的改变，因此可以得到该物理量的变化信息，从而完成一定的测量。因此，电桥电路不仅可精测电阻，而且可以用于测量电感、电容、频率等许多物理量，已被广泛地应用于电工技术和非电量电测中。根据用途不同，电桥有多种类型，它们的性能、结构各异，但其基本原理却是相同的。二、预习提要1、单臂电桥和双臂电桥的平衡条件及原理图解释。如何测量电桥灵敏度。双臂电桥怎样避免了附加电阻的影响？2、如果待测低电阻的两个电压端引线电阻较大，对测量结果有无影响？为什么？3、二极管中PN节工作原理，比较硅和锗二极管

6、伏安特性曲线，画出它们的理论曲线。4、放电法测量高电阻的原理。5、利用伏伏法和安安法，设计电路图测量电阻为200欧待测电阻。三、实验目的1、系统掌握电阻测量的方法。1、掌握误差的分配原则。在伏安法测电阻中，学会如何选择电表量程，实验电流和实验电压。2、学会用伏安法测绘元件的伏安特性3、设计电路并用示波器观察LED的伏安特性曲线。4、研究非平衡电桥的工作特性。四、实验器材实验装置板（超高电阻、高电阻、中值电阻、低电阻、晶体二极管、发光二极管）、导线、滑线式惠斯登电桥、QJ23a型箱式直流单臂电桥、直流稳压电源、滑线变阻器(0～100Ω

7、或0～200Ω)、ZX21型旋转式电阻箱、检流计、冲击电流计，电流表，可调电容箱，电压表，滑线变阻器，双刀双掷开关，秒表，阻尼电键、示波器、信号发生器。五、实验内容1、伏安法测电阻和元件伏-安特性的测量2、直流电桥测电阻和研究非平衡电桥的工作特性3、放电法测量高电阻4、设计一电路用示波器观察二极管的伏安特性曲线。实验一伏安法测电阻值和元件伏-安特性的测量【实验原理】一、用伏安法测电阻值根据欧姆定律，若能测出电阻Rx两端的电压U和流过电阻Rx的电流I，则待测电阻值为（5-1-1）1、测量电路。图5-2外接法测电阻图5-3补偿法测电阻图

8、5-1内接法测电阻（1）电流表内接法接线如图5-1所示，相对误差为：E内=。（5-1-2）当Rx>>RA时，相对误差较小，可用内接法测量。（2）电流表外接法接线如图5-2所示，相对误差为：E外=（5-1-3）当Rx<