电桥法测电阻单臂惠斯登-浙江工业大学物理中心课件.ppt

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1、电桥法测电阻大学物理实验前言电桥是一种用电位比较法进行测量的仪器，被广泛用来精确测量许多电学量和非电量。在自动控制测量中也是常用的仪器之一。电桥按其用途可分为平衡电桥和非平衡电桥；按其使用的电源又可分为直流电桥和交流电桥;按其结构可分为单臂电桥和双臂电桥。本实验介绍的是直流电桥测量电阻。电阻按阻值的大小大致可分为三类：待测电阻值在１ＭΩ以上的为高阻；在1Ω至1MΩ之间时称为中值电阻，可用单臂（惠斯登）电桥测；阻值在1Ω以下的为低值电阻，则必须使用双臂电桥（又称开尔文电桥）来进行测量。实验目的掌握直流电桥测电阻的原理和方法。学习并掌握双臂电桥测低值电阻的方法。测电阻的方法电桥有许多种

2、,不仅可以测量电阻,不同的电桥还可以测量电容、电感、温度、压力、真空度等许多物理量，也广泛应用于近代工业生产的自动控制中。伏安法电桥法电流表、电压表准确度不高，表内及线路本身带有电阻误差，精确度不高将待测电阻与标准电阻进行比较，精确度很高，操作更简洁英国物理学家。1802处出生于英格兰的格洛斯特。青少年时代受到严格的正规训练，兴趣广泛，动手能力很强，1834年被伦敦英王学院聘为实验物理学教授。1836年当选为英国伦敦皇家学会会员，1837年当选为法国科学院外国院士。1868年由英王封为爵士，1875年10月19日在巴黎逝世。终年73岁。惠斯登(1802～1875)趣闻轶事惠斯登电桥

3、不是惠斯登发明的在测量电阻及其它电学实验时，经常会用到一种叫惠斯登电桥的电路，很多人认为这种电桥是惠斯登发明的，其实，这是一个误会，这种电桥是由英国发明家克里斯蒂在1833年发明的，但是由于惠斯登第一个用它来测量电阻，所以人们习惯上就把这种电桥称作了惠斯登电桥。单臂（惠斯登）电桥工作原理k为电桥倍率，RN为比较臂，R1、R2为比率臂。单臂（惠斯登）电桥工作原理误差主要来源1.R1、R2本身的误差2.电桥的灵敏度;3.触点误差;4.电阻箱示值电阻的仪器误差比率臂的选择比率臂选择原则：充分利用仪器，使RN有效位数最多，测量精度最高。双臂（开尔文）电桥工作原理两端接法与四端接法的比较两端

4、接法：实际测得的电阻是之和。四端接法：C1、C2是电流端，通常接电源回路，从而将附加电阻r’、r’’折合到电源回路的其它串联电阻中；P1、P2是电压端，通常接测量电压用的高电阻回路或电流为零的补偿回路，从而使这两端的附加电阻ra、rA对测量的影响大为减少。双臂（开尔文）电桥工作原理双臂（开尔文）电桥工作原理当电桥平衡时选取电阻值使得：则得到双臂电桥的平衡条件为：双臂（开尔文）电桥工作原理为了保证在电桥使用过程中始终成立，通常将电桥做成一种特殊结构，即R3、R4采用同轴调节的十进制六位电阻箱。其中每位的调节转盘下都有两组相同的十进电阻，因此无论各个转盘位置如何，都能保持R3和R4相等

5、。R1和R2采用依次能改变一个数量级的四档电阻箱（10Ω、102Ω、103Ω、104Ω），只要调节到R1=R2,则（27-3）式要求的条件得到满足。在这里必须指出，在实际的双臂电桥中，很难做到与完全相等，所以电阻越小越好，因此C2和C2'间必须用短粗导线连接。实验仪器——平衡指示仪平衡指示仪调零先调好平衡指示仪的机械零点（实际过程中此处可跳过）平衡指示仪调零接通平衡指示仪电源，预热15分钟平衡指示仪调零选择灵敏度档位，并使输入端短路，调节零点调节旋钮使指针指向零（一般选择第3档，如换挡则需重新对所选档位调零）QJ-36型单双臂电桥实验仪器——其他仪器直流电源电阻箱换向开关实验内容—

6、—单桥测电阻实验内容——单桥测电阻1、参考上图连线。按要求接好电源B和检流计G连接片。调检流计在零刻度。2、接入待测电阻Rx,根据Rx约值选取合适的倍率k(尽量使的第一位值在1～9之间)，确定RN初始值(粗略值)，将RN取相应的粗略值。3、操作开关B和G调电桥平衡：按下B(并锁住)，再按G，观察检流计指针偏转情况，试探电桥是否平衡。对RN进行细调，使电桥完全达到平衡。记下RN及k值，则:Rx=（比较臂读数盘之和）（比率臂读数盘示值）注意：电桥使用完毕，必须断开“B”和“G”按钮。实验内容——双桥测低值电阻实验内容——双桥测低值电阻1、按图27-5所示连接线路。标准电阻和被测电阻

7、的电压端接线电阻值和跨接电阻应尽可能小，故常用短粗导线或紫铜片来连接，并使各接头清洁，接触良好，把附加电阻阻值减小到以内。2、平衡指示仪的零点调节。3、接通换向开关至任一侧。4、依Rx的范围，选择标准电阻RN及R1、R2的阻值，根据公式大致估计R3（或R4）应放置的位置。5、粗调双臂电桥：平衡指示仪量程置3挡，按下K1（粗），接通Ks，调节R3使电桥平衡（平衡指示仪示零）。6、细调双臂电桥。接着按下K2（细），调节R3再使平衡指示仪示零。记下的第一次读数值。7、拨动换