单臂电桥测电阻.docx

单臂电桥原理与应用测量电阻有多种方法，利用电桥测量电阻是常用的方法之一，它是在电桥平衡的条件下 将标准电阻与待测电阻相比较以确定待测电阻的数值•用电桥测电阻具有测试灵敏、测量精 确、使用方便等优点，它已广泛用于工程技术测量中.电桥可分为直流电桥和交流电桥，物理实验中常使用直流电桥.直流电桥又分为单臂电桥和双臂电桥，单臂电桥又称惠斯登电桥，主要用于精确测量中值电阻（1~1060 ）；双臂电桥又称开尔文电桥，它只适用于测量1以下的低值电阻.【实验目的】1. 了解单臂电桥的结构，掌握单臂电桥的工作原理.2. 掌握使用箱式直流单臂电桥测量电阻.3. 掌握逐步逼近的实验方法.【实验仪器】直流稳压电源，箱式电桥，检流计，待测电阻几个.【实验原理】单臂电桥（即惠斯通电桥）原理图如图1所示•四个电阻R,R ,R ,R通过导线连接组1 2 s x成一个四边形，在四边形的两个对角线上分别连接检流计（BD支路）和电源E （AC支路）. 连接检流计的支路称为“桥路”它的作用是通过检流计来检测BD支路中是否有电流，从而判断B,D两点的电位是否相等•若BD中有电流，则B,D两端存在电压（即V丰V），此B D时电桥不平衡；若BD支路中无电流，则礼二Vd，此时电桥处于平衡状态.图1单臂电桥原理图电桥平衡时有：V二V ,V二V .因此得到如下方程: AB AD BC DCIR = I R1 1 2 2I R = IRx x s s又因为BD支路中无电流，故：件=!x，12 =】s •将其代入⑴式可推得:因此，当电桥中的电阻满足（2）式的关系式时，称电桥已达到平衡•当R和R /R为已知时, s 1 2就可以由（2）式求出R •x通常把桥式电路中四边形的每个边叫桥路的一个臂，电阻RR2所在的边叫比例臂，标R准电阻R所在的边叫比较臂，而被测电阻R所在的边叫测量臂.式中r称为电桥的倍率•2倍率的选择原则是既要使RxRiR能成立，又要使标准电阻R的最高位不为零（标准电 R s s2阻实际为5个旋钮的标准电阻箱），以提高电桥的精度•电桥中设置了若干个不同的倍率以适 应测量不同大小电阻的需要.上述原理表明，用电桥测量电阻是通过桥式电路将电阻与标准电阻直接比较来测得的， 与电流或电压的值无关，虽然使用了一个检流计，但它只是用来检查电流是否为零的指示器， 用以确定电桥是否已达到平衡状态•由于标准电阻箱的准确度较高，所以用电桥测量电阻与 用万用表和伏安法测量电阻比较，可以达到较高的准确度•我国现用的电桥分为 0.01,0.02,0.05, 0.1,0.5,1 等几个级别.【实验内容与步骤】（1）QJ23型单双臂电桥介绍QJ23型直流电阻电桥主要由测量盘、量程变换器、检流计、电源等组合而成，全部组 件置放于机箱内，携带方便。

测量盘由四组以1、2、2、2、2制阻值的电阻器组合而成的步进开关全部阻值为9999Q 量程变换器采用差值式其总阻为1000Q,因此量程变换器开关上电刷接触电阻归纳到电源回 路，对电桥测量精度没有影响内部电阻全部采用低温度系数锰铜线以无感式绕制，并经过人工老化和浸漆处理，阻值 稳定、精度高按钮“B”和“G”为测量时用，用以分别接通电源和检流计用，按钮旋转90度可锁住当内附检流计灵敏度不够高而需外接检流计时，应将“内”接线端钮短路，在“外”接 线端钮上接入外接检流计电桥的电路原理图见图2图2电桥的内部电路原理图（2）电桥的使用方法1、 在仪器机箱底部电池盒中按极性装入电池，将“G”的“外”端钮与中间的端钮用 短路板可靠短接2、 将被测电阻接到“RX”两接线柱上，然后根据被测对象，选择量程倍率并在测量盘上 打上相应的电阻值数字，再转动检流计“调零”旋钮，使检流计指零然后分别按下“G”和“B” 按扭可开始测量随着调节测量盘开关，使电桥逐渐平衡3、 量程倍率的选择，在测量之前，首先要知道 RX 的约数，在一般正常情况下，量程 变换器在X1上，测量盘在1000Q上，按下按钮“B”，然后轻按检流计按钮“G”。

这时观察检 流计指针在“+”的一边偏转，说明测试电阻器RX大于10000,可把量程变换器放在X10 上, 再次按动“B”和“G”按钮，如果仍在“+”的一边，可把量程变换器放在X100 上,如果开始时指 针向“-”一边偏转，则可知测电阻器RX小于10000，可把量程变换器放在X0.1或X0.01 上, 指针就会移动“+”的一方为此可得到RX的大约数值，然后根据表1中选定一个量程变换器 的倍率，再将调节测量盘的四个开关，使电桥处于平衡状态RX值可用下式求得：Rx-量程倍率x测量盘示值之和RX值超过10K0时，或在测量中转动测量盘最小一档读数很难分辨检流计读数时，需 外接高灵敏度的检流计，测量高阻值电阻时，为提高灵敏度可在仪器的面板上“B夕卜”两接线 柱上外接大于 15V 的稳压电源，以保证测量的可靠性为了保证测量的准确度，在使用电 桥时，要用上X10000读数盘表1 QJ23型电桥比例臂倍率选择参考表Rx的粗测值（Q）0~1010〜102102 〜13103 〜104104 〜105105 〜106电桥比例壁倍率0.010.111010010004. 根据选取的电桥倍率和测量出来的R值，由（7-2）式计算出Rs x15. 重复2~4实验步骤，测量出R的值.x2数据记录与处理】1. 用QJ23型箱式单臂电桥测电阻的数据记录表表 7-3 单臂电桥测电阻的数据记录表被测电阻R / R1 2R (Q)R测量值（Q）xRx1Rx 2【注意事项】1、 使用完毕后将“B”和“G”按钮松开。

2、 在测量含有电感的被测电阻器（如电机、变压器等时），必须先按“B”按钮，然后再 按“G”按钮，如果先按“G”按钮，当再按“B”按钮时的一瞬间中因自感而引起逆电势对检流计 产生冲击而导致损坏检流计，断开时，先放开“G”，再放开“B”3、 电桥使用完毕后，应切断内附工作电源4、仪器在长期使用中，如发现灵敏度不能满足要求时，应检查干电池的的容量，如发 现检流计指针偏转角度变小或不偏转，应掉换9V干电池5、 如电桥较长时间不使用时，应取出电池盒中的干电池，以防电池漏液而腐蚀电桥的 结构件6、 电桥应存放在周围空气5〜35°C，相对温度低于80%，空气内不含有腐蚀性气体的 室内思考题】1. 不论如何调节电桥，检流计总是显示为正或总是显示为负，请分析其原因.2. 电桥测电阻时，若倍率选择不好，对测量结果有何影响？3. 什么是逐步逼近法？在调整电桥平衡的过程中，为什么要采用逐步逼近法？。