实验四 用单双臂电桥测电阻.doc

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1、实验四用单双臂电桥测电阻预习重点1．电桥的平衡条件和灵敏度。2．电桥测电阻时怎样消除系统误差和实现最佳测量条件。3．箱式电桥的使用方法。实验目的1．学习和掌握单双臂电桥测电阻的原理和方法。2．分析并观察电桥线路可能出现的故障。3．用箱式电桥测电阻。实验原理一、单臂电桥1．电桥的结构和平衡条件电阻是一切电学元件的重要参数之一，因此测电阻就成为一种最基本的电学测量。测电阻的方法很多，本实验用单臂电桥测电阻，这种方法测量简便而且准确度高。单臂电桥的原理电路如图2.4.1，电阻Rx、R、R和R连成一个四边形，每一边称为电桥的一个桥臂。以四边形对角顶点A、B作为输入端，

2、与电源E相连；另两顶点C、D作为输出端，与检流计相连。检流计用来比较两输出端的电位，检验有无电流输出。支路A-E-B和C-G-D称电桥的两个桥路。电桥的平衡条件：设Rx是待测电阻，其他三个是已知电阻，且可调其阻值。只调R，或调R和R的比值，就可使C、D两点电位相等，电桥无输出，通过检流计的电流I为零（指针不偏转），这种状态称为电桥平衡。此时，通过R和R的电流相同，设为I，通过R和Rx的电流也相同，设为I,四个桥臂上的电压有如下关系：U=U，U=U即IRx=IR，IR=IR两式相除，得平衡条件：、或RxR=RR（2.4.1）即任一相对两个桥臂上电阻的乘积等于另外

3、两个相对桥臂上电阻的乘积。由平衡条件得待测电阻：Rx=（2.4.2）式中R和R称为比例臂，R称为比较臂。图2.4.1单臂电桥原理电路图根据（2.4.2）式，测Rx时有两种调平衡的方法：一种是选一比例臂的比率（倍率）R/R，调比较臂电阻R；另一种是选定比较臂电阻R，调比例臂电阻之比R/R，当R/R=1时，Rx=R，电桥就好似一架等臂天平，Rx与R分别相当于待测质量和砝码。R/R≠1的情况，则如一个杆秤。2．电桥的灵敏度电桥平衡后，若改变任一桥臂电阻，必然会破坏平衡，使检流计指针发生偏转。设电桥平衡后，将某一桥臂R改变一小量△R，引起检流计偏转为△n，则定义电桥灵

4、敏度为（2.4.3）一、箱式电桥本电桥为单臂双臂两用电桥，通过开关转换，可以方便地用单臂电桥方式测量1—10Ω的电阻；用双臂电桥方式测量10—10Ω的电阻。单臂电桥的原理前面已经作了描述，不再做介绍。单臂电桥测中值电阻是较精确的仪器，然而测10Ω以下低阻时由于与待测电阻有导线连接，这样导线电阻、接触电阻的影响相对较大，已与待测电阻相比不能忽略。要消除这两方面的影响就需要改进电路设计，由此从单臂电桥的基础上发展成为双臂电桥。如图2.4.2所示，电路中Rx为待测低电阻，Rs为比较用的标准电阻。、、、组成电桥双臂电阻，且阻值较大（10—Ω）。设桥路中、、、处的导线电

5、阻、接触电阻分别为、、、，它们作为附加电阻加入、、、桥臂电阻中，则R1～4>>r1～4（约10-2—10-5Ω），且r/R很小，其影响可忽略不计。至于C1、C2、D1、D2处的导线电阻和接触电阻（总称附加电阻）在电桥的外路上，与电桥平衡无关。设r为C2D2间附加电阻的总和，且C2和D2间用短而粗的导线连接。实验表明，只要适当调节、、、和Rs的阻值，就可以消除r对测量结果的影响。图2.4.2双臂电桥电路原理图双臂电桥中，电阻Rx和比较用的标准电阻Rs都有四个接线端，如图2.4.3，即电流接头和电压接头分开，从而可以把各部分的导线电阻和接触电阻分别引入检流计回路或

6、电源回路中，使它们或者与电桥平衡无关，或者被引入大电阻的支路中，目的是大大减小导线电阻和接触电阻的影响，这类接线方式的电阻称四端电阻。由于流经C、C的电流较大，C、C常称“电流端”，流经P、P的电流较小，P、P常称“电压端”。图2.4.3电阻器四端接法示意图实验内容一、用单臂电桥测未知电阻1．由3个电阻箱与1个待测电阻按图2.4.1接线组成单臂电桥，把1#待测电阻Rx接到桥臂的左端，打开开关，把保护电阻滑线变阻器Rs取为最大。取比例臂电阻R1/R2=1，要求R1>100Ω，然后合上开关，调节R的阻值使检流计指示为零，由于保护电阻Rs为最大，此时电桥的灵敏度较低

7、，电桥可能并未实现平衡，需要减小保护电阻Rs以提高电桥的灵敏度，再看检流计是否指示为零，不是则需要调节R使检流计指示为零。最后要把保护电阻Rs取为零（即电桥灵敏度最高），再调节R的阻值使检流计指示为零，如果单调节R不能使检流计恰好指零，则需要调节R1或R2使检流计指示为零。在此条件下测电桥的灵敏度，给R一个较小的改变量△R，由于电桥失去平衡，检流计指示不为零，记录指针的最大偏转格数。为了提高测量的准确度，把待测电阻Rx换接到桥臂的右端，再按照步骤2测量1次。2．用单臂电桥测电阻2#电源线连到市电上，打开后板上开关，预热10分钟后，灵敏度调至最小，调零使表头指针

8、指零。S开关打向“单”位置，用导线将被