实验4-7 直流电桥测电阻

实验4-7 直流电桥测电阻 电桥法测电阻是在平衡条件下将待测电阻与标准电阻进行比较，以确定其待测电阻的大小。电桥法具有灵敏度高、测量准确和使用方便等特点，从而求得可引起电阻变化的其他物理量，如温度、压力、形变等。直流电桥可分为平衡电桥和非平衡电桥。平衡电桥是通过调节电桥平衡，得到待测电阻值。如惠斯登电桥、开尔文电桥均是平衡式直流电桥。由于需要调节平衡，因此平衡电桥只能用于测量具有相对稳定状态的物理量。如果物理量是连续变化的，可采用非平衡电桥测量。电桥电路不仅可精测电阻，而且可以用于测量电感、电容、频率等许多物理量，已被广泛地应用于电工技术和非电量电测中。根据用途不同，电桥有多种类型，它们的性能、结构各异，但其基本原理却是相同的。惠斯登电桥是最简单的一种。 【实验目的】 1(掌握惠斯登电桥基本原理，了解桥式电路的特点。 2(掌握用滑线式惠斯登电桥测量电阻。 3(了解电桥灵敏度概念，学习测量电桥灵敏度的方法。 4(掌握使用箱式直流电桥测量电阻。 【实验器材】 滑线式惠斯登电桥、QJ23a型箱式直流单臂电桥、直流稳压电源、滑线变阻器(0,100Ω或0,200Ω)、ZX21型旋转式电阻箱、待测电阻一个、检流计、开关等。 【实验原理】 一、惠斯登电桥原理 惠斯登电桥的原理如图4-7-1所示。标准电阻、、和待测电阻R连成四边RRRX012 形，每一条边称为电桥的一个臂。在对角A和C之间接电源E，在对角B和D之间接检流计G。因此电桥由4个臂、电源和检流计三部分组成。当开关K和K接通后，各条支路中EG 图4-7-1 惠斯登电桥原理图 图4-7-2 滑线式惠斯登电桥 均有电流通过，检流计支路起了沟通ABC和ADC两条支路的作用，好象一座“桥”一样，故称为“电桥”。适当调节的大小，可以使桥上没有电流通过，即通过检流计的电流I = RG0 0，这时，B、D两点的电势相等。电桥的这种状态称为平衡状态。这时A、B之间的电势差等于A、D之间的电势差，B、C之间的电势差等于D、C之间的电势差。设ABC支路和ADC I支路中的电流分别为和I，由欧姆定律得 12 IR,IRIR,IR1x211022 57 两式相除，得 R1 (4-7-1) R,Rx0R2 可见，被测电阻值可以仅从三个标准电阻的值来求得，这一过程相当于把和标准RRxx电阻相比较。这就是电桥的比较法测电阻的原理。通常将R / R称为比率臂，将R称为比较120臂。 1( 桥的灵敏度 在实验中电桥是否平衡是依据检流计有无偏转来判定的，但检流计的灵敏度总是有限的。当我们选取电桥的，并且在检流计的指针指零时，可得。如果此时将R,RR,Rx012 作微小改变，电桥就应失去平衡，从而应有一个微小的电流流过检流计,如果它小R,RI00g到不能使检流计发生可以觉察的偏转，我们会认为电桥仍然是平衡的，因而得出 ，就是检流计灵敏度不够而引起的的测量误差。对此，引入电R,R，,RR,R,RX000xX 桥的灵敏度予以说明，它定义为: S ,n (4-7-2) S,,R0 R0 是电桥平衡后对的微小改变量，而则是由于电桥偏离平衡而引起的检流计指针偏R,R,n00 转的格数，分母 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 示的相对改变。的单位是格，它表示改变百分之一可使,R/RRRS0000检流计指针偏转的格数。值愈大，检流计的灵敏度愈高。的大小与检流计的结构性质、SS 测量的阻值的大小和外加电动势都有关。 2(桥灵敏度所带来的误差 由(4-7-1)式和(4-7-2)式可得 RRn,,,x0 (4-7-3) ,,RRSx0 式中为人眼所能分辨的最小偏转格数(一般认为格)。式(4-7-3)表明，电桥灵敏度,n,n,0.2 越大，由此而带来的误差越小。为了确定该误差，必须首先确定S。设电桥平衡后，将RS0调偏到，使检流计偏转了格(1分格)，则由式(4-7-2)可得出灵敏度的近似值R，,R,n00 ，代入式(4-7-3)，可求出用此电桥测电阻的误差为 S,R,n,R00 ,R,R0.2x0 ,RR,nx0 ,,0.2RR0.2RR001x (4-7-4) ,,,,,Rx,,nRnR02 【实验内容】 一、滑线电桥测电阻和电桥灵敏度 按图4-7-2先摆好仪器，再接好线路。待测电阻R上标有“100Ω”，可知R的阻值在XX R100Ω左右(若不知的大概数值，可用万用表的Ω档进行粗测)。将电阻箱的阻值调至R0X 与R相当，将滑线变阻器R的阻值调至最大(以防止电桥中的电流过大);稳压电源E拨到EX 58 “3V”档(不得拨到“6V”档，否则电阻丝将发热而明显伸长);滑键D滑到AC中央;KG断开(保护检流计)。经教师检查后，打开稳压电源开关K。 E 电桥调平衡 粗调:滑线变阻器,可以控制回路中电流的大小。测量开始时，将,调到最大以保EE护检流计。接通开关K，按下接触电键D，用逐步逼近法调节，可以使检流计指针不发RE0 生偏转，此时电桥达到平衡。 细调:将滑线变阻器,调小，合上电键K，微调使电桥再次达到平衡，记下RL、LEG012的长度以及电阻箱的阻值。为了消除电阻丝不均匀、接触电阻等不对称性而引起的不R0右 确定度，将和互换位置(即弹片开关D的位置不变)，再经调整使电桥处于精确平衡状RR0X 态，记录此时电阻箱的阻值，则待测电阻的阻值为 R0左 R,RRx0右0左 二、电桥灵敏度的测定 (1)保持电源电压为3V， 合上开关，将弹片开关D移至电阻丝中点(即S2 cm)。 ll,,5000.12 (2)将电桥调至精确平衡状态，改变为，使检流计偏转格(1至2格)，按RR，,R,n000 式(4-7-2)算出相对灵敏度。 S1 (3)保持电源电压和、不变， 断开开关K，重复以上步骤，测出此时的灵敏度。 lSlG221 (4)保持、不变，将电源电压调至2V，分别测出K合上与断开所对应的灵敏度、lSlG321 。 S4 (5)比较、、、， 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 电源电压与桥路电阻对电桥灵敏度的影响。 SSSS3241 (6)由式(4-7-4)分别计算出上面四种情况由灵敏度带来的不确定度。 三、用箱式电桥测电阻 检查仪器上检流计的指针是否指“0”，如不指“0”，可旋转零点调整旋钮，使指针准确指“0”。将接在X和X两个接线柱之间。根据的粗测，应取4位有效数字的原RRR120XX 则(使电阻箱的4个旋钮全部利用)，确定比率臂旋钮的指示值C。 调节的千位数与R粗测值的第一位数字相同，其余各旋钮旋到“0”。用左手两手指RX0 同时按下按钮B和G，眼睛密切注视检流计，如果指针迅速偏转，说明电桥很不平衡，通01 过检流计的电流很大，应迅速松开两手指，使按钮弹起，以免烧坏检流计。然后检查比率臂和比较臂的指示值，如有错置，立即改正。 如果检流计指针较慢地偏向“十”号一边或“一”号一边，可用右手调节，使指针R0向“0”移动，直到指针最接近“0”为止。测量值，其中为平衡时测量盘示值。 R,CRRx00 计算电桥的基本误差极限。根据1983年发布的新国家标准2BY163-83，测量电阻用直Elim 流电桥的基本误差极限为 RaN ()ER,，limx10010 其中a为电桥的准确度等级，其值可根据量程倍率通过查表4-7-3得到，R为测量值，RCxN为基准值，当量程倍率为×0.01档时，R取100;当为×0.1档时，R取1000。 CCNN实验完毕，将开关“B”和“G”松开，并将检流计选择开关和电源选择开关扳向“外接”。 【注意事项】 1(在用电桥测电阻前，先检查检流计是否调零，如未调零，应先调零后再开始测量。 59 2(在调节R时，如果检流计不偏转或始终偏向一边，应检查电路连接是否正确，各处0 接线特别是电源和检流计接线是否旋紧。 【思考 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 】 1(电桥由哪几部分组成? 电桥平衡的条件是什么? 2(用滑线式惠斯登电桥测电阻时，电桥的平衡条件是什么? 滑键D在什么位置时，测量结果的相对误差最小? 3(用滑线式惠斯登电桥测电阻时，把R和R交换位置后，待测电阻R的计算公式与0XX交换前的计算公式有何不同? 4(若待测电阻R的一个接头接触不良，电桥能否调至平衡? X 5(用QJ23a型直流单臂电桥测电阻时，确定比率臂旋钮指示值的原则是什么? 如果一个待测电阻的大概数值为35kΩ，比率臂旋钮的指示值应为多少? 【仪器介绍】 本实验所采用的箱式电桥为QJ23a型携带 式单臂电桥，它的实际电路见图4-7-3，各部 分说明如下:(1)比率臂倍率相当于图4-7-1C 中的和，它由8个精密电阻组成，其总RR21 电阻为，度盘示值为比率臂1k,C,RR21 所取倍率，它分为从0.001到1000七档。图 4-7-3中各电阻均以欧姆为单位。(2)比较臂R 由四个十进位电阻盘组成，最大阻值为 。调节和使电桥平衡时，则被R11110,C 测电阻的值为。(3)端钮和接R,CRXXx12 待测电阻，和为外接电源用的接线RBB图4-7-3 箱式电桥电路图 x，, 端钮，和为外接检流计用的接线端钮。GG，, (4)为检流计的按钮开关，B为电源按钮开关。 G 表4-7-1 QJ23a型箱式电桥不同量程倍率及对应的参数 准确度电源电压量程倍率C 有效量程 等级 /V ×0.001 1,11.11 0.5 ×0.01 10,111.1 0.2 4.5 ×0.1 100,1111 ×1 1K,11.11K 0.1 ×10 10K,111.1K 6 图4-7-4 QJ23a型箱式电桥面板图 ×100 100K,1111K 0.2 1-检流计内、外接转换开关 2-的两接15 线端钮间外接一高灵敏度检流计 3-×1000 1M,11.11M 0.5 调检流计指零 4-内接检流计 5-比率 臂倍率C 6-的两个接线端之间接上外 接电源 7-电源内、外接转换开关 8- 测量盘 10-检流计按钮开关 11-电源 按钮开关。 60