直流雙臂電橋講義

1、直流雙臂電橋講義直流雙臂電橋測低值電阻電阻按照阻值大小區(qū)分，大致可分三類：在1Q以下的為低電阻；在1Q ,100k Q 之間的為中值電阻；在100kQ以上的為高電阻。不同阻值的電阻，測量方法是不盡 相同的。用惠斯通電橋測量中值電阻時，可以忽略導(dǎo)線本身的電阻和接點(diǎn)處的接觸 電阻的影響（總稱為附加電阻，一般附加電阻-3約為10Q左右）。若待測R是低電阻，則這些附加電阻就不能忽略了。對惠 斯通電橋加以改進(jìn)而成x-62的雙臂電橋（又名開爾文電橋）消除了附加電阻的影 響，適用于10,10 Q電阻的測量。常用來測量金屬材料的電阻率、電機(jī)、變電器繞 組的電阻、低阻值線圈電阻、電纜電阻、開關(guān)接觸電阻以及直流分

2、流器電阻等?！緦?shí)驗(yàn)?zāi)康摹?（學(xué)習(xí)用雙臂電橋測低電阻的原理和方法。2（ 了解測低值電阻時接線電阻和接觸電阻的影響及其避免的方法。3. 測定金屬棒的電阻率?！緦?shí)驗(yàn)儀器】QJ4 4型攜帶式直流雙臂電橋，待測電阻若干，直尺，螺旋測微器等。【實(shí)驗(yàn)原理】cj oy-M1 T °o o圖1電陰的四端族憩1、電阻的四端接法圖1中C C是電流端，通常接電源回路，從而將這兩端的引12線電阻和接觸電阻折合到電源回路的其它串聯(lián)電阻中；P、P是電12壓端，通常接測量電壓用的高電阻回路或電流為零的補(bǔ)償回路，從而使這兩端的引線電阻和接觸電阻對測量的影響大為減少。采用這種接法的電阻稱為四端電阻。2、本實(shí)驗(yàn)使用的是Q

3、J44型雙臂電橋，其工作原理如圖2所示。圖2中待測電 阻R和比較用的x標(biāo)準(zhǔn)低電阻R均采用四端接法。從電橋中看出，當(dāng)橋臂電阻 R、 R、R、R取值較大時（10 Q），N1234與它們對應(yīng)的導(dǎo)線電阻與接觸電阻都可以忽略不計。待測電阻電阻R和標(biāo)準(zhǔn)低電阻R的電壓端P、xNlP、P、 P'的附加電阻由于和高阻值橋臂串聯(lián)，其影響 就大大減少；兩個靠外側(cè)的電流端 C 1221C的附加電阻串聯(lián)在電源回路中，對電 橋沒有影響；兩個內(nèi)側(cè)的電流端C、C的附加電阻和連122線電路總和為r，只要 適當(dāng)調(diào)節(jié)R、R、R、R的阻值，就可以消除r對測量結(jié)果的影響。1234圖丄瀕仙電暢氐理圖調(diào)節(jié)電阻R、R、R、R,使流過

4、檢流計G的電流為零，電橋達(dá)到平衡，根據(jù)基爾 霍夫定理得1234到以下三個回路方程：,()()I,R ，R,I,I,r22432,將上面三式聯(lián)解，并消去 I 、I 和 I 可得 123RrRRR,3412, ， ,(,)RR (1) XNRR ，R，rRR11434式 (1) 就是雙臂電橋的平衡條件，可見 r 對測量結(jié)果是有影響的。為了使待測 電阻R的值便于計X算及消除r對測量結(jié)果的影響，可以設(shè)法使第二項(xiàng)為零。通常 把雙臂電橋做成同軸聯(lián)動式，使得在調(diào)整平衡時R、R、R和R同時改變，而始終保持成比例。即 1234RR12 (2) ,RR34在此情況下，不管 r 多大，第二項(xiàng)總為零。于是平衡條件簡化

5、為R3 (3) RR,XNR1RRR3X或,RRRN12從上面的推導(dǎo)看出，雙臂電橋的平衡條件和單臂電橋的平衡條件形式上一致， 而電阻 r 可以消除在平衡條件中，因此 r 的大小并不影響測量結(jié)果，這是雙臂電橋 的特點(diǎn)?！緝x器簡介】1、QJ44型雙臂電橋面板布置圖如圖 3 所示: (1) 檢流計; (2) 電橋外接工作電源接線柱 ; (3) 檢流計電源開關(guān) ; (4) 檢流計靈敏度調(diào)節(jié)旋鈕 ; (5) 滑線讀數(shù)盤; (6) 步進(jìn)讀數(shù)開關(guān) ; (7) 檢流計按鈕開 關(guān); (8) 電橋工作電源按鈕開關(guān) ; (9) 倍率讀數(shù)開關(guān) ; (10 、 13)被測電阻電流端接線 柱; (11) 檢流計電氣調(diào)零旋

6、鈕 ;(12)被測電阻電位端接線柱。2、儀器結(jié)構(gòu)(1) QJ44型雙臂電橋比例臂由x 100、x 10、x 1、x 0.1和x 0.01所組成。讀 數(shù)盤由一個十進(jìn)盤和一個滑線盤組成的。(2) 檢流計包括一個調(diào)制型放大器、一個調(diào)零電位器和一個調(diào)節(jié)靈敏度電位器 以及一個檢流計表頭。表頭上備有機(jī)械調(diào)零裝置，在測量前，可預(yù)先調(diào)整零位。當(dāng) 放大器接通電源后，若表針不在中間零位，可用調(diào)零電位器，調(diào)整表針至中央零 位。 在檢流計和電源回路中設(shè)有可鎖住的按鈕開關(guān)QJ44型雙臂電阻電橋的原理線路如圖 4所示圖43、 電橋各量程，有效量程，等級指數(shù)和基準(zhǔn)值如下表所示：量程倍率 有效量程(Q)等級指數(shù)(C)基準(zhǔn)值R

7、(Q) NX 100 1,11 0.2 10X 10 0.1,1.1 0.2 1X 1 0.01,0.11 0.2 0.1X 0.1 0.001,0.011 0.5 0.01X 0.01 0.0001,0.0011 1 0.0014、使用方法(1) 將儀器連好專用電源線，插入 220V插座,打開后面的電源開關(guān)，電橋就能 工作。(2) 將被測電阻，按四端連接法，接在電橋相應(yīng)的C P、C P的接線柱上，如圖5所示，1122AB之間為被測電阻。AFHB11Q GQCl PiP? Ci圖5(3) “B1”開關(guān)打到“通”位置，檢流計工作電源接通，等待5min后，調(diào)節(jié)檢流計指針指在零位上。(4) 估計待測

8、電阻值大小，選擇適當(dāng)量程倍率位置，先按下“G'按鈕，再按下“ B'按鈕，調(diào)節(jié)步進(jìn)和滑線讀數(shù)盤，使檢流計指針在零位上，電橋平衡，被測電阻按下式計算 :待測電阻值(R)=量程倍率讀數(shù) x (步盤讀數(shù)，滑線盤讀數(shù))X(5) 在測量未知電阻時，為保護(hù)檢流計指針不被打壞，檢流計的靈敏度調(diào)節(jié)旋 鈕應(yīng)放在最低位置，使電橋初步平衡后再提高檢流計靈敏度。在改變檢流計靈敏度 或環(huán)境等因素的影響，有時會引起檢流計指針偏離零位，在測量之前，隨時都可以 調(diào)節(jié)檢流計零位?！緦?shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟】1、用開爾文直流雙臂電橋與惠斯頓直流單臂電橋，分別測出三個待測電阻的 電值，對結(jié)果進(jìn)行比較，并作分析說明。2、 用直尺和螺旋測微計測出金屬棒的直徑 d,有效長度I及對應(yīng)的阻值R,用 作圖法計算金屬2dR, 棒的電阻率。 ,4L【注意事項(xiàng)】1、 在測量電感電路和直流電阻時，應(yīng)先按下“ B'按鈕，再按下“ G'按鈕， 斷開時，應(yīng)先斷開“ G'按鈕，后斷開“ B'按鈕。2、測量0.1 Q時以下阻值時，“ B'按鈕應(yīng)間歇使用。3、 在測量0.1 Q以下阻值時，C、P、C、P接線柱到被測量電阻之間的連接導(dǎo)線電阻為 0.005,11220.01 Q,測量其它阻值時，連接導(dǎo)線電阻應(yīng)不大于0.05 Q4、電橋使用完畢后,B'和“G'按鈕應(yīng)松開，檢流計工作電源開關(guān)應(yīng)