單臂電橋測(cè)電阻

1、單臂電橋原理與應(yīng)用測(cè)量電阻有多種方法，利用電橋測(cè)量電阻是常用的方法之一，它是在電橋平衡的條件下將標(biāo)準(zhǔn)電阻與待測(cè)電阻相比較以確定待測(cè)電阻的數(shù)值. 用電橋測(cè)電阻具有測(cè)試靈敏、測(cè)量精確、使用方便等優(yōu)點(diǎn)，它已廣泛用于工程技術(shù)測(cè)量中.電橋可分為直流電橋和交流電橋，物理實(shí)驗(yàn)中常使用直流電橋. 直流電橋又分為單臂電橋和雙臂電橋，單臂電橋又稱惠斯登電橋，主要用于精確測(cè)量中值電阻（110 6) ；雙臂電橋又稱開爾文電橋，它只適用于測(cè)量1以下的低值電阻.【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?.了解單臂電橋的結(jié)構(gòu)，掌握單臂電橋的工作原理.2.掌握使用箱式直流單臂電橋測(cè)量電阻.3. 掌握逐步逼近的實(shí)驗(yàn)方法 .【實(shí)驗(yàn)儀器】直流穩(wěn)壓電源，箱式電

2、橋，檢流計(jì)，待測(cè)電阻幾個(gè).【實(shí)驗(yàn)原理】單臂電橋（即惠斯通電橋）原理圖如圖1 所示 .四個(gè)電阻 R1 , R2 , Rs, Rx 通過導(dǎo)線連接組成一個(gè)四邊形， 在四邊形的兩個(gè)對(duì)角線上分別連接檢流計(jì)（ BD 支路）和電源 E（AC 支路） .連接檢流計(jì)的支路稱為“橋路”，它的作用是通過檢流計(jì)來檢測(cè)BD 支路中是否有電流，從而判斷 B,D 兩點(diǎn)的電位是否相等.若 BD 中有電流，則B,D 兩端存在電壓（即 VB VD ），此時(shí)電橋不平衡；若BD 支路中無電流，則VBVD ，此時(shí)電橋處于平衡狀態(tài).圖 1 單臂電橋原理圖電橋平衡時(shí)有 : VAB VAD ,VBC VDC .因此得到如下方程：I1R1I2

3、R2(1)I xRxI sRs又因?yàn)?BD 支路中無電流，故： I1I x ， I 2I s .將其代入（ 1)式可推得：RxR1 Rs(2)R2因此，當(dāng)電橋中的電阻滿足（ 2）式的關(guān)系式時(shí)， 稱電橋已達(dá)到平衡.當(dāng) Rs 和 R1 / R2 為已知時(shí)，就可以由（ 2）式求出 Rx .通常把橋式電路中四邊形的每個(gè)邊叫橋路的一個(gè)臂，電阻 R1, R2 所在的邊叫比例臂，標(biāo)準(zhǔn)電阻 Rs 所在的邊叫比較臂，而被測(cè)電阻Rx 所在的邊叫測(cè)量臂.式中 R1 稱為電橋的倍率 .R2倍率的選擇原則是既要使RxR1 Rs 能成立，又要使標(biāo)準(zhǔn)電阻Rs 的最高位不為零（標(biāo)準(zhǔn)電R2阻實(shí)際為 5 個(gè)旋鈕的標(biāo)準(zhǔn)電阻箱） ，

4、以提高電橋的精度 .電橋中設(shè)置了若干個(gè)不同的倍率以適應(yīng)測(cè)量不同大小電阻的需要 .上述原理表明，用電橋測(cè)量電阻是通過橋式電路將電阻與標(biāo)準(zhǔn)電阻直接比較來測(cè)得的，與電流或電壓的值無關(guān)，雖然使用了一個(gè)檢流計(jì)，但它只是用來檢查電流是否為零的指示器，用以確定電橋是否已達(dá)到平衡狀態(tài).由于標(biāo)準(zhǔn)電阻箱的準(zhǔn)確度較高，所以用電橋測(cè)量電阻與用萬用表和伏安法測(cè)量電阻比較，可以達(dá)到較高的準(zhǔn)確度.我國現(xiàn)用的電橋分為0.01,0.02,0.05， 0.1,0.5,1 等幾個(gè)級(jí)別 .【實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟】（ 1） QJ23 型單雙臂電橋介紹QJ23 型直流電阻電橋主要由測(cè)量盤、量程變換器、檢流計(jì)、電源等組合而成，全部組件置放于機(jī)箱

5、內(nèi)，攜帶方便。測(cè)量盤由四組以1、2、2、2、2 制阻值的電阻器組合而成的步進(jìn)開關(guān)。全部阻值為9999。量程變換器采用差值式其總阻為1000，因此量程變換器開關(guān)上電刷接觸電阻歸納到電源回路，對(duì)電橋測(cè)量精度沒有影響。內(nèi)部電阻全部采用低溫度系數(shù)錳銅線以無感式繞制，并經(jīng)過人工老化和浸漆處理，阻值穩(wěn)定、精度高。按鈕“ B”和 “G”為測(cè)量時(shí)用，用以分別接通電源和檢流計(jì)用，按鈕旋轉(zhuǎn)90 度可鎖住。當(dāng)內(nèi)附檢流計(jì)靈敏度不夠高而需外接檢流計(jì)時(shí)，應(yīng)將“內(nèi)”接線端鈕短路，在“外”接線端鈕上接入外接檢流計(jì)。電橋的電路原理圖見圖2。圖 2 電橋的內(nèi)部電路原理圖（ 2）電橋的使用方法1、在儀器機(jī)箱底部電池盒中按極性裝入電

6、池，將“G”的“外”端鈕與中間的端鈕用短路板可靠短接。2、將被測(cè)電阻接到 “ RX”兩接線柱上，然后根據(jù)被測(cè)對(duì)象，選擇量程倍率并在測(cè)量盤上打上相應(yīng)的電阻值數(shù)字，再轉(zhuǎn)動(dòng)檢流計(jì) “調(diào)零 ”旋鈕， 使檢流計(jì)指零。 然后分別按下 “G”和 “B”按扭可開始測(cè)量。隨著調(diào)節(jié)測(cè)量盤開關(guān)，使電橋逐漸平衡。3、量程倍率的選擇，在測(cè)量之前，首先要知道RX的約數(shù)，在一般正常情況下，量程變換器在 ×1 上，測(cè)量盤在1000 上，按下按鈕 “B”，然后輕按檢流計(jì)按鈕 “G”。這時(shí)觀察檢流計(jì)指針在 “+”的一邊偏轉(zhuǎn)，說明測(cè)試電阻器RX 大于 1000 ，可把量程變換器放在 ×10 上，再次按動(dòng) “B”

7、和 “G”按鈕， 如果仍在 “+的”一邊， 可把量程變換器放在×100 上，如果開始時(shí)指針向 “-”一邊偏轉(zhuǎn)，則可知測(cè)電阻器RX 小于 1000 ，可把量程變換器放在 ×0.1 或 ×0.01 上，指針就會(huì)移動(dòng) “+”的一方。 為此可得到 RX 的大約數(shù)值， 然后根據(jù)表1 中選定一個(gè)量程變換器的倍率，再將調(diào)節(jié)測(cè)量盤的四個(gè)開關(guān)，使電橋處于平衡狀態(tài)。RX 值可用下式求得：RX =量程倍率 ×測(cè)量盤示值之和。RX 值超過10K 時(shí)，或在測(cè)量中轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)量盤最小一檔讀數(shù)很難分辨檢流計(jì)讀數(shù)時(shí)，需外接高靈敏度的檢流計(jì)，測(cè)量高阻值電阻時(shí)，為提高靈敏度可在儀器的面板上“B外

8、 ”兩接線柱上外接大于15V 的穩(wěn)壓電源，以保證測(cè)量的可靠性。為了保證測(cè)量的準(zhǔn)確度，在使用電橋時(shí)，要用上×1000 讀數(shù)盤。表 1QJ23 型電橋比例臂倍率選擇參考表Rx 的粗測(cè)值（） 01010210310310410410510510610 102電橋比例壁倍率0.010.111010010004.根據(jù)選取的電橋倍率和測(cè)量出來的Rs 值，由（ 7-2）式計(jì)算出 Rx1 .5.重復(fù) 24 實(shí)驗(yàn)步驟，測(cè)量出Rx2的值 .【數(shù)據(jù)記錄與處理】1. 用 QJ23 型箱式單臂電橋測(cè)電阻的數(shù)據(jù)記錄表表 7-3 單臂電橋測(cè)電阻的數(shù)據(jù)記錄表被測(cè)電阻R1/ R2Rs （）Rx 測(cè)量值（）Rx1Rx 2【注意事項(xiàng)】1、使用完畢后將“B”和“G”按鈕松開。2、在測(cè)量含有電感的被測(cè)電阻器（如電機(jī)、變壓器等時(shí)），必須先按 “B”按鈕，然后再按“G”按鈕，如果先按 “G”按鈕， 當(dāng)再按 “B”按鈕時(shí)的一瞬間中因自感而引起逆電勢(shì)對(duì)檢流計(jì)產(chǎn)生沖擊而導(dǎo)致?lián)p壞檢流計(jì)，斷開時(shí)，先放開“G”，再放開 “B”。3、電橋使用完畢后，應(yīng)切斷內(nèi)附工作電源。4、儀器在長(zhǎng)期使用中，如發(fā)現(xiàn)靈敏度不能滿足要求時(shí)，應(yīng)檢查干電池的的容量，如發(fā)現(xiàn)檢流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)角度變小或不偏轉(zhuǎn)，應(yīng)掉換9V 干電池。5、如電橋較長(zhǎng)時(shí)間不使用時(shí)，應(yīng)取出電池盒中的干電池，以防電池漏液而腐蝕電橋的結(jié)構(gòu)件。6、電橋應(yīng)存放在周