用非平衡电桥研究铜电阻

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1、用非平衡电桥研究铜电阻【设计概述】直流电桥是一种精密的非电量测量仪器，它的基本原理是通过桥式电路来测量电阻。按电桥的测量方式可分为平衡电桥和非平衡电桥两类，平衡电桥是把待测电阻与标准电阻进行比较，通过调节电桥平衡，从而测得待测电阻值，如单臂直流电桥（惠斯通电桥）和双臂直流电桥（开尔文电桥），它们只能用于测量具有相对稳定状态的物理量；非平衡电桥的基本原理也是通过桥式电路来测量电阻的，但测的是电桥输出的不平衡电压，经过运算处理才能得到电阻值，从而可得到引起电阻变化的其它变化物理量，如温度、压力、形变等，因而可以测量连

2、续变化的物理量，具有重要的应用价值。【设计原理】非平衡电桥的电路图非平衡电桥原理如图所示。B、D之间为一负载电阻Rg，只要测量出电桥的输出Vg、Ig，不但可得到RX值，还可求得输出功率。1．电桥分类（1）等臂电桥：R1=R2=R3=R4。（2）输出对称电桥，也称为卧式电桥：R1=R4=R，R2=R3=R／，且R1≠R2／。（3）电源对称电桥，也称为立式电桥：R1=R2=R／，R3=R4=R，且R1≠R3／。2．输出电压当负载电阻Rg→∞，即电桥输出处于开路状态（后面接数字电压表或高输入阻抗放大器即属此种情况）时

3、，Ig=0，仅有电压输出，用V0表示。根据分压原理，ABC半桥的电压降为E，通过R1、R4两臂的电流为：则R4上之电压降为同理R3上的电压降为输出电压V0为VBC与VDC之差当满足条件R1R3=R2R4，时，电桥输出V0=0，即电桥处于平衡状态，式（21-6）就称为电桥的平衡条件。为了测量的准确性，在测量的起始点，电桥必须调至平衡，称为预调平衡。这样可使输出只与某一臂的电阻变化有关。若R1、R2、R3固定，R4为待测电阻，R4=RX，则当R4→R4+△R时，因电桥不平衡而产生的电压输出为：其中，当电阻增量△R较小

4、时，即满足△R<

5、／，且R≠R／，则（3）立式电桥R1=R2=R／，R3=R4=R，且R≠R／，则可见，当电阻变化很小（△R<

6、电桥加热实验装置（加热炉内置铜电阻（3）MF51型半导体热敏电阻（2.7kΩ）（4）控温用的温度传感器，（5）连接线2、实验步骤（1）连接线路（2）打开仪器电源，非平衡电桥置于“电压”方式（3）由于铜电阻变化较小，所以按卧式设置（4）调节R3使电桥尽量处于平衡，记录实验初始状态（5）设置温度范围，建议铜电阻测量为45度，热敏电阻为35度（6）记录数据（7）根据电阻与温度的关系式：确定【数据表格与处理】室温=24.9℃平衡时：R1=50Ω，R2=50Ω，R3=55.7Ω算出室温时的电阻值R0=55.7Ω电源电压E=

7、1.3Vi012345678910温度t(℃)11.4Vg(t)(mV)0.01△Vg(t)△R（t）Ω0R（t）Ω53.01、数据表格计算方法由（R指初始值）根据，求出2、作出R――t图3、求温度系数根据电阻与温度的关系式：可知：截距；斜率,。4、结论：根据3所得结果，铜电阻随温度变化的规律是：【讨论】根据，实验测得的R(t)精度主要取决于和，任取一组数据进行比较设（1）的精度计算（提示：由R1,R2,R3引入）（2）的精度计算（）提示：由(3)的总不确定度（4）与百分差比较查铜在时电阻值与E相比较，参照教材,

8、得出结论，实验结果是否符合要求。