直流雙臂電橋講義

11直流雙臂電橋講義直流雙臂電橋測(cè)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,100kQ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(cè)量方法是不盡相同的。用惠斯通電橋測(cè)量中值電阻時(shí)，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(cè)R是低電阻，則這些附加電阻就不能忽略了。對(duì)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10,10Q電阻的測(cè)量。常用來測(cè)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流器電阻等。【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?（學(xué)習(xí)用雙臂電橋測(cè)低電阻的原理和方法。2（了解測(cè)低值電阻時(shí)接線電阻和接觸電阻的影響及其避免的方法。測(cè)定金屬棒的電阻率。【實(shí)驗(yàn)儀器】QJ44型攜帶式直流雙臂電橋，待測(cè)電阻若干，直尺，螺旋測(cè)微器等?！緦?shí)驗(yàn)原理】OOpl號(hào)圉1電膽的四端接法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(cè)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(duì)測(cè)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QJ44型雙臂電橋，其工作原理如圖2所示。圖2中待測(cè)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(shí)(>10Q),N1234與它們對(duì)應(yīng)的導(dǎo)線電阻與接觸電阻都可以忽略不計(jì)。待測(cè)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(gè)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(duì)電橋沒有影響;兩個(gè)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(duì)測(cè)量結(jié)果的影響。1234RjMCZJ調(diào)節(jié)電阻R、R、R、R,使流過檢流計(jì)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(gè)回路方程:R,I,R，I,R,11322N,I,R,I,R，I,R,13243X

,()()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(duì)測(cè)量結(jié)果是有影響的。為了使待測(cè)電阻R的值便于計(jì)X算及消除r對(duì)測(cè)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(dòng)式，使得在調(diào)整平衡時(shí)R、R、R和R同時(shí)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。于是平衡條件簡化為R3(3)RR,XNR1RRR3X4或(4),,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(cè)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(jì);(2)電橋外接工作電源接線柱;(3)檢流計(jì)電源開關(guān);(4)檢流計(jì)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(jì)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(cè)電阻電流端接線柱;(11)檢流計(jì)電氣調(diào)零旋鈕;33(12)被測(cè)電阻電位端接線柱。圖322、儀器結(jié)構(gòu)QJ44型雙臂電橋比例臂由X100、X10、Xl、X0.1和X0.01所組成。讀數(shù)盤由一個(gè)十進(jìn)盤和一個(gè)滑線盤組成的。檢流計(jì)包括一個(gè)調(diào)制型放大器、一個(gè)調(diào)零電位器和一個(gè)調(diào)節(jié)靈敏度電位器以及一個(gè)檢流計(jì)表頭。表頭上備有機(jī)械調(diào)零裝置，在測(cè)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(jì)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(jí)指數(shù)和基準(zhǔn)值如下表所示:量程倍率有效量程(Q)等級(jí)指數(shù)(C)基準(zhǔn)值R(Q)NX1001,110.210X100.1,1.10.21X10.01,0.110.20.1X0.10.001,0.0110.50.01X0.010.0001,0.001110.0014、使用方法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。將被測(cè)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(cè)電阻。AHXB—T1」T—ClPiPsCt圖5“B1”開關(guān)打到“通”位置，檢流計(jì)工作電源接通，等待5min后，調(diào)節(jié)檢流計(jì)指針指在零位上。估計(jì)待測(cè)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(jì)指針在零位上，電橋平衡，被測(cè)電阻按下式計(jì)算:待測(cè)電阻值(R)=量程倍率讀數(shù)X(步盤讀數(shù)，滑線盤讀數(shù))X在測(cè)量未知電阻時(shí)，為保護(hù)檢流計(jì)指針不被打壞，檢流計(jì)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(jì)靈敏度。在改變檢流計(jì)靈敏度或環(huán)境等因素的影響，有時(shí)會(huì)引起檢流計(jì)指針偏離零位，在測(cè)量之前，隨時(shí)都可以調(diào)節(jié)檢流計(jì)零位。【實(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(cè)出三個(gè)待測(cè)電阻的電值，對(duì)結(jié)果進(jìn)行比較，并作分析說明。2、用直尺和螺旋測(cè)微計(jì)測(cè)出金屬棒的直徑d,有效長度l及對(duì)應(yīng)的阻值R，用作圖法計(jì)算金屬2dR,,棒的電阻率。,4L【注意事項(xiàng)】1、在測(cè)量電感電路和直流電阻時(shí)，應(yīng)先按下“B”按鈕，再按下“G”按鈕，斷開時(shí)，應(yīng)先斷開“G”按鈕，后斷開“B”按鈕。2、測(cè)量0.1Q時(shí)以下阻值時(shí)，“B”按鈕應(yīng)間歇使用。3、在測(cè)量0.1Q以下阻值時(shí)，C、P、C、P接線柱到被測(cè)量電阻之間的連接導(dǎo)線電阻為0.005,11220.01Q，測(cè)量其它阻值時(shí)，連接導(dǎo)線電阻應(yīng)不大于0.05Q。55554、電橋使用完畢后，“B”和“G”按鈕應(yīng)松開，檢流計(jì)工作電源開關(guān)應(yīng)處于關(guān)閉位置，避免