用单双臂电桥测电阻.ppt

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1、3.1 用单双臂电桥测电阻用单双臂电桥测电阻【预习重点】【预习重点】1.电桥的平衡条件和灵敏度。电桥的平衡条件和灵敏度。2.电桥测电阻时怎样消除系统误差和实现最佳测量条件。电桥测电阻时怎样消除系统误差和实现最佳测量条件。3.箱式电桥的使用方法。箱式电桥的使用方法。【实验目的】【实验目的】1.学习和掌握单双臂电桥测电阻的原理和方法。学习和掌握单双臂电桥测电阻的原理和方法。2.分析并观察电桥线路可能出现的故障。分析并观察电桥线路可能出现的故障。3.用箱式电桥测电阻。用箱式电桥测电阻。【实验原理】【实验原理】1、单臂电桥、单臂电桥1、电桥的结构和平衡条件、电桥的结构和平衡条件 单臂电桥的原理电路如图

2、，单臂电桥的原理电路如图，电阻电阻Rx、R、R1和和R2连成一个连成一个四边形，每一边称为电桥的四边形，每一边称为电桥的一个桥臂。以四边形对角顶一个桥臂。以四边形对角顶点点A、B作为输入端，与电源作为输入端，与电源E相连；另两顶点相连；另两顶点C、D作为作为输出端，与检流计相连。检输出端，与检流计相连。检流计用来比较两输出端的电流计用来比较两输出端的电位，检验有无电流输出。支位，检验有无电流输出。支路路A-E-B和和C-G-D称电桥的两称电桥的两个桥路。个桥路。电桥的平衡条件：设电桥的平衡条件：设Rx是待测电阻，其他三个是是待测电阻，其他三个是已知电阻，且可调其阻值。只调已知电阻，且可调其阻值

3、。只调R，或调，或调R1和和R2的的比值，就可使比值，就可使C、D两点电位相等，电桥无输出，两点电位相等，电桥无输出，通过通过检流计的电流通过通过检流计的电流I为零（指针不偏转），这为零（指针不偏转），这种状态称为电桥平衡。种状态称为电桥平衡。通过通过R1和和R2的电流相同，设为的电流相同，设为I1，通过，通过R和和Rx的的电流也相同，设为电流也相同，设为I2，四个桥臂上的电压有如下，四个桥臂上的电压有如下关系：关系：即：即：由平衡条件得待测电阻：由平衡条件得待测电阻：式中式中R1和和R2称为比例臂，称为比例臂，R称为比较臂。称为比较臂。2电桥的灵敏度电桥的灵敏度电桥平衡后，若改变任一桥臂电阻

4、，必然会破坏电桥平衡后，若改变任一桥臂电阻，必然会破坏平衡，使检流计指针发生偏转。设电桥平衡后，平衡，使检流计指针发生偏转。设电桥平衡后，将某一桥臂将某一桥臂R改变一小量改变一小量R，引起检流计偏转为，引起检流计偏转为n，则定义电桥灵敏度为，则定义电桥灵敏度为 3系统误差的消除系统误差的消除（1）误差分析。）误差分析。考虑电桥灵敏度对测量结果的影响，可得出不确定考虑电桥灵敏度对测量结果的影响，可得出不确定度的传播律为度的传播律为 式中第式中第4项项 本实验比例臂使用级电阻箱，比较臂使用级电阻箱，本实验比例臂使用级电阻箱，比较臂使用级电阻箱，按级数规定的相对引用误差分别为按级数规定的相对引用误差

5、分别为N为电阻箱的转盘数，为电阻箱的转盘数，R为电阻箱使用时的取值。为电阻箱使用时的取值。R为一次测量，按均匀分布，因此式中的第为一次测量，按均匀分布，因此式中的第3项可项可取取（2）测量的最佳条件。）测量的最佳条件。二、箱式电桥二、箱式电桥本电桥为单臂双臂本电桥为单臂双臂两用电桥，两用电桥，通过开通过开关转换，可以方便关转换，可以方便地用单臂电桥方式地用单臂电桥方式测量测量1105的电的电阻；用双臂电桥方阻；用双臂电桥方式测量式测量1010-4的电阻。的电阻。【实验仪器】【实验仪器】1、单双两用电桥、单双两用电桥二、电阻箱二、电阻箱三、检流计三、检流计1 输入端输入端 2 电流量程选择电流量

6、程选择钮钮 3接地端接地端 4 调零钮调零钮 5 刻度刻度 6 指针指针 四、电源、滑线变阻器、开关、导线、待测金属膜四、电源、滑线变阻器、开关、导线、待测金属膜电阻电阻【实验内容】【实验内容】一一、用单臂电桥测未知电阻、用单臂电桥测未知电阻1由由3个电阻箱与个电阻箱与1个待测电阻个待测电阻按图接线组成单臂电桥，把按图接线组成单臂电桥，把1#待测电阻待测电阻Rx接到桥臂的左端，接到桥臂的左端，打开开关，把保护电阻滑线变打开开关，把保护电阻滑线变阻器阻器Rs取为最大。取为最大。2取比例臂电阻取比例臂电阻R1/R2=1，要求，要求R1100，然后合上开，然后合上开关，调节关，调节R的阻值使检流计指

7、示为零，由于保护电阻的阻值使检流计指示为零，由于保护电阻Rs为最大，此时电桥的灵敏度较低，电桥可能并未实现平为最大，此时电桥的灵敏度较低，电桥可能并未实现平衡，需要减小保护电阻衡，需要减小保护电阻Rs以提高电桥的灵敏度，再看检以提高电桥的灵敏度，再看检流计是否指示为零，不是则需要调节流计是否指示为零，不是则需要调节R使检流计指示为使检流计指示为零。最后要把保护电阻零。最后要把保护电阻Rs取为零（即电桥灵敏度最高），取为零（即电桥灵敏度最高），再调节再调节R的阻值使检流计指示为零，如果单调节的阻值使检流计指示为零，如果单调节R不能使不能使检流计恰好指零，则需要调节检流计恰好指零，则需要调节R1或

8、或R2使检流计指示为零。使检流计指示为零。在此条件下测电桥的灵敏度，给在此条件下测电桥的灵敏度，给R一个较小的改变量一个较小的改变量R，由于电桥失去平衡，检流指示不为零，记录指针的最，由于电桥失去平衡，检流指示不为零，记录指针的最大偏转格数。大偏转格数。3为了提高测量的准确度，把待测电阻为了提高测量的准确度，把待测电阻Rx换接到桥臂换接到桥臂的右端，再按照步骤的右端，再按照步骤2测量测量1次。次。二、二、用箱式电桥测未知电阻用箱式电桥测未知电阻1用单臂电桥测电阻用单臂电桥测电阻2#电源线连到市电上，打开后板上开关，预热电源线连到市电上，打开后板上开关，预热10分钟分钟后，灵敏度调至最小，调零使

9、表头指针指零。后，灵敏度调至最小，调零使表头指针指零。S开关开关打向打向“单单”位置，用导线将被测电阻连接到位置，用导线将被测电阻连接到“Rx”两两个接线端子上，按表推荐的方案，根据个接线端子上，按表推荐的方案，根据Rx估计值，选估计值，选择适宜的择适宜的M值（被率值），尽可能使值（被率值），尽可能使R的的*100盘有一盘有一个字。将个字。将“内接、外接内接、外接”开关打向开关打向“内接内接”，按下，按下G开关和开关和B开关。从高到低，调节开关。从高到低，调节R各盘值，使表头指各盘值，使表头指针归零或接近零，使电桥平衡或接近平衡。将灵敏度针归零或接近零，使电桥平衡或接近平衡。将灵敏度逐渐调至最

10、大，电桥平衡后，测试完毕，抬起逐渐调至最大，电桥平衡后，测试完毕，抬起B开关，开关，G开关，按下式计算被测电阻值：开关，按下式计算被测电阻值：Rx=MR2用双臂电桥测电阻用双臂电桥测电阻3#10以下电阻测定应用双桥法测量。以下电阻测定应用双桥法测量。被测电阻按四端方式（见图）连接到仪器的被测电阻按四端方式（见图）连接到仪器的C、P、P、C端子上，估计被测电阻值，按表推荐方案，选择好端子上，估计被测电阻值，按表推荐方案，选择好Rs（双桥方式下内附的标准电阻）及（双桥方式下内附的标准电阻）及M（仅有、供选择），（仅有、供选择），当开关当开关M置于档，则置于档，则M=100。按下。按下G开关，再按下开关，再按下B开开关，快速调整关，快速调整R各值使电桥平衡。如果一次调整不完，各值使电桥平衡。如果一次调整不完，可以抬起可以抬起B开关，过开关，过1-2秒再按下秒再按下B开关，继续前面的平开关，继续前面的平衡操作。电桥平衡后，按下式计算被测电阻：衡操作。电桥平衡后，按下式计算被测电阻：Rx=Rs