電橋的使用(單臂、雙臂)

1、 電橋的使用（單臂、雙臂）電橋的使用（單臂、雙臂） 電橋電路是電磁測(cè)量中電路連接的一種基本方式。由于電橋電路是電磁測(cè)量中電路連接的一種基本方式。由于它測(cè)量準(zhǔn)確，方法巧妙，使用方便，所以得到廣泛應(yīng)用。電它測(cè)量準(zhǔn)確，方法巧妙，使用方便，所以得到廣泛應(yīng)用。電橋電路不僅可以使用直流電源，而且可以使用交流電源，故橋電路不僅可以使用直流電源，而且可以使用交流電源，故有直流電橋和交流電橋之分。有直流電橋和交流電橋之分。 直流電橋主要用于電阻測(cè)量，它有單電橋和雙電橋兩種。直流電橋主要用于電阻測(cè)量，它有單電橋和雙電橋兩種。前者常稱為惠斯登電橋，用于前者常稱為惠斯登電橋，用于110 6 范圍的中值電阻測(cè)量；范圍的

2、中值電阻測(cè)量；后者常稱為開爾文電橋，用于后者常稱為開爾文電橋，用于10 -31范圍的低值電阻測(cè)量。范圍的低值電阻測(cè)量。 電橋的種類繁多，但直流單電橋是最基本的一種，它是電橋的種類繁多，但直流單電橋是最基本的一種，它是學(xué)習(xí)其他電橋的基礎(chǔ)。學(xué)習(xí)其他電橋的基礎(chǔ)。一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊弧?shí)驗(yàn)?zāi)康?1、掌握用單臂電橋測(cè)電阻的工作原理及方法；、掌握用單臂電橋測(cè)電阻的工作原理及方法； 2、了解用雙臂電橋測(cè)低電阻的原理和方法；、了解用雙臂電橋測(cè)低電阻的原理和方法； 3、學(xué)習(xí)測(cè)定電橋的靈敏度，并學(xué)會(huì)測(cè)量導(dǎo)體電阻率。、學(xué)習(xí)測(cè)定電橋的靈敏度，并學(xué)會(huì)測(cè)量導(dǎo)體電阻率。二、實(shí)驗(yàn)原理二、實(shí)驗(yàn)原理 1、直流單臂電橋的工作原理、直流單

3、臂電橋的工作原理 (1) 惠斯登電橋原理圖：如下片所示惠斯登電橋原理圖：如下片所示R1 R2RSRXGA C D B I1 I2 IX IS K E P1 P2 RxG1G2 惠斯登電橋原理圖：惠斯登電橋原理圖：電阻的四端鈕接法電阻的四端鈕接法 ( 2 )基本公式：基本公式： Rx K Rs （1）其中其中K R1 /R2 稱為比例臂。因此若已知稱為比例臂。因此若已知K 和和Rs ，則可得則可得Rx 。 2、電橋的靈敏度：、電橋的靈敏度： 實(shí)驗(yàn)中如何實(shí)驗(yàn)中如何 保證電橋平衡條件保證電橋平衡條件 成立的準(zhǔn)確成立的準(zhǔn)確程度，主要取決于檢流計(jì)的程度，主要取決于檢流計(jì)的 靈敏度及對(duì)檢流計(jì)指針靈敏度及對(duì)

4、檢流計(jì)指針指零的判斷。指零的判斷。對(duì)已平衡的電橋，調(diào)節(jié)對(duì)已平衡的電橋，調(diào)節(jié)Rs使其變動(dòng)使其變動(dòng) ，若，若檢流計(jì)指針離開平衡位置檢流計(jì)指針離開平衡位置 格，則定義電橋的靈敏度為：格，則定義電橋的靈敏度為：（2）SXRRRR21SRd)(RRdS0gI 3、雙臂電橋原理：、雙臂電橋原理： （1）雙臂電橋原理圖：）雙臂電橋原理圖： （2）不可小看的接觸電阻和導(dǎo)線電阻。）不可小看的接觸電阻和導(dǎo)線電阻。 （3）四端鈕接法。圖示）四端鈕接法。圖示（第三片所示）第三片所示） 從工作原理上分析可見，由于運(yùn)用了三項(xiàng)有效措施，使得從工作原理上分析可見，由于運(yùn)用了三項(xiàng)有效措施，使得雙臂電橋能夠消除或減小附加電阻對(duì)測(cè)

5、量低電阻的影響。雙臂電橋能夠消除或減小附加電阻對(duì)測(cè)量低電阻的影響。 1）Rx和和Rs都采用了四端鈕接法，它轉(zhuǎn)移了附加電阻（包括都采用了四端鈕接法，它轉(zhuǎn)移了附加電阻（包括導(dǎo)線電阻與接觸電阻）的相對(duì)位置，使得附加電阻不再與低電導(dǎo)線電阻與接觸電阻）的相對(duì)位置，使得附加電阻不再與低電阻阻Rx和和Rs相串聯(lián)，將附加電阻（相串聯(lián)，將附加電阻（A1、C1接觸電阻）轉(zhuǎn)移到電源接觸電阻）轉(zhuǎn)移到電源回路中去，消除了它們對(duì)測(cè)量的影響。回路中去，消除了它們對(duì)測(cè)量的影響。 2）橋臂電阻分別比相應(yīng)的附加電阻大的多，從而可以將附）橋臂電阻分別比相應(yīng)的附加電阻大的多，從而可以將附加電阻忽略不計(jì)。加電阻忽略不計(jì)。 3）Rx與與

6、Rs采用足夠粗的導(dǎo)線聯(lián)接，使得附加電阻采用足夠粗的導(dǎo)線聯(lián)接，使得附加電阻r（又稱（又稱跨線電阻）很??；又由于跨線電阻）很小；又由于4個(gè)橋臂電阻個(gè)橋臂電阻R1，R2，R3，R4 比比Rx，Rs 要大的多，要大的多， 于是，當(dāng)雙電橋平衡時(shí)，于是，當(dāng)雙電橋平衡時(shí)， 橋臂電流橋臂電流I1 和和I2 必然必然比流過比流過Rx和和Rs的電流的電流 I3 小的多。這樣，附加電阻的電壓降與小的多。這樣，附加電阻的電壓降與四個(gè)橋臂電阻以及四個(gè)橋臂電阻以及Rx，Rs上的電壓降相比小的多，因而可以上的電壓降相比小的多，因而可以忽略不計(jì)。忽略不計(jì)。 4、測(cè)量導(dǎo)體的電阻率、測(cè)量導(dǎo)體的電阻率 實(shí)驗(yàn)指出，導(dǎo)體的電阻與其長(zhǎng)度

7、實(shí)驗(yàn)指出，導(dǎo)體的電阻與其長(zhǎng)度L 成正比，與其橫截面成正比，與其橫截面積積S 成反比，即：成反比，即：式中比例系數(shù)式中比例系數(shù) 稱為導(dǎo)體的電阻率，可按下式求出稱為導(dǎo)體的電阻率，可按下式求出式中式中d 為圓形導(dǎo)體的直徑。因此當(dāng)測(cè)得為圓形導(dǎo)體的直徑。因此當(dāng)測(cè)得 d、L 和和R 之后，可求之后，可求得導(dǎo)體的電阻率。得導(dǎo)體的電阻率。 SLRLdRLSR42三、儀器介紹三、儀器介紹 1、箱式惠斯登電橋的使用方法（、箱式惠斯登電橋的使用方法（QJ45型）。型）。 2、直流雙臂電橋的使用方法（、直流雙臂電橋的使用方法（QJ44型）。型）。單臂直流單臂直流電橋電橋45型型雙臂直流電橋雙臂直流電橋QJ44型型單臂

8、直流單臂直流電橋電橋23型型電源電源 四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容（一）（一）用單電橋測(cè)電阻用單電橋測(cè)電阻 1、熟悉惠斯登電橋各旋鈕的作用；、熟悉惠斯登電橋各旋鈕的作用； 2、分別測(cè)出三個(gè)未知電阻、分別測(cè)出三個(gè)未知電阻Rx 及對(duì)應(yīng)的電橋靈敏度及對(duì)應(yīng)的電橋靈敏度Si； 3、計(jì)算、計(jì)算 ，寫出結(jié)果：，寫出結(jié)果： 。（二）（二）測(cè)導(dǎo)體電阻率測(cè)導(dǎo)體電阻率 1、熟悉雙臂電橋各旋鈕作用。、熟悉雙臂電橋各旋鈕作用。 2、測(cè)量導(dǎo)體的電阻、測(cè)量導(dǎo)體的電阻 R、長(zhǎng)度、長(zhǎng)度 L 和直徑和直徑 d 等。等。)5 . 0(iiiiRSRRiiRRR被測(cè)電被測(cè)電阻標(biāo)稱阻標(biāo)稱值值( )倍率倍率kRs( )Rx( ) di(格格

9、)改變量改變量 Rs( )相對(duì)改變量相對(duì)改變量 Rs/Rs(%) 5 5 5 五、數(shù)據(jù)記錄與處理五、數(shù)據(jù)記錄與處理1.單臂直流電橋測(cè)電阻單臂直流電橋測(cè)電阻:ssiiRRdS/(1) 計(jì)算電橋靈敏度計(jì)算電橋靈敏度 S 1 = , S2 = , S3 = 。iiiRSR5.0,3R,2R,1R (2) 計(jì)算計(jì)算 (3) 結(jié)果表示結(jié)果表示 ，R2 = , R3 = . 111RRR 2. 雙臂電橋測(cè)導(dǎo)體電阻率雙臂電橋測(cè)導(dǎo)體電阻率 (1) 測(cè)量導(dǎo)體電阻、長(zhǎng)度及誤差如下測(cè)量導(dǎo)體電阻、長(zhǎng)度及誤差如下:導(dǎo)體材料 電阻 導(dǎo)體長(zhǎng)度Li 銅棒 鐵棒 )(R)10(2RCu)(10(242RCu)10(2cmLCu

10、)(10(242cmLCu)(CuR2RCu2LCu)(cmLCu)(FeR)(cmLFe2CuddndCu(mm) di( 10-2mm) 2di( 10-4(mm)2) dFe(mm)1 2 3 4 5 6 d導(dǎo)體直徑導(dǎo)體直徑di 測(cè)量數(shù)據(jù)如下測(cè)量數(shù)據(jù)如下: :)(ddCuidi222/12223/122儀iiuSURRRm)(42LdRCu 銅棒：銅棒： m)(42LdRFe 鐵棒：鐵棒： 然后分別求出然后分別求出 UL，Ud 。 （2）計(jì)算電阻率）計(jì)算電阻率 ：(3)計(jì)算銅棒不確定度計(jì)算銅棒不確定度U （分別計(jì)算分別計(jì)算UR 、UL 、 Ud， )2, 3cC再計(jì)算銅的相對(duì)不確定度再計(jì)算銅的相對(duì)不確定度U / :從而求出從而求出 m)(UUm)(U（4）結(jié)果表示：）結(jié)果表示：%)()2()(222LUdURUUEldr 均勻分布游標(biāo)卡尺螺旋測(cè)微器儀儀儀302. 0)(004. 0101 . 111. 001. 0%1%5maxCmmLmmdRR（5）參考數(shù)據(jù)：）參考數(shù)據(jù)： 六、思考題六、思考題: 1