《用直流电桥测电阻》由会员分享，可在线阅读，更多相关《用直流电桥测电阻（6页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、实验11 用直流电桥测电阻一、实验目的1. 掌握直流电桥的工作原理及其结构；2. 学会电桥法测量电阻；3. 了解电桥的灵敏度。二、仪器用具（1）QJ23型直流电桥（1台）；（2）直流稳压电源（1台）；（3）电阻箱（2只）；（4） 灵敏电流计（1只）；（6）待测电阻（1只）；（7）1000 电阻（1只）；（8）导线（若干）。三、仪器介绍1.检流计不同阻值电阻的测量方法是不尽相同的，它们各有本身特殊问题。例如在测低值电阻 时，线路的接线电阻，接点的接触电阻对测量结果都有影响。一般情况下，电阻大致可分三大类：10 6 102为低值电阻；103106为中值电阻；107 1012为高值电阻。对于中值电阻
2、范围内的电阻测定，大致有以下几种方法：（1）伏安法；2）电桥法；（3）电位差计法。电桥测量法已有100多年的历史了，在目前的电测技术中应用很广，是常用的基本测 量方法之一。本试验主要研究直流电桥的原理、结构及测量方法。直流电桥又称惠斯登电桥，基本电路是由连接成环形的四个电阻组成（如图3-16 ）两相对的连接点 A与B接至电源E，这条电路称为电源对角线，而在另外两个相对点C与D上接平衡指示仪表 G （电流计），这条电路称为测量对角线，亦称为“桥”，四个电阻称为桥臂。实验时，当灵敏电流计 G的指针指零时, 我们认为电桥达到平衡，则C、D两点电位I 2R2 - I X RXI 0 R0相等，于是I
3、g 0, I 1 I X , I 2 I 0 ,则由此得RxCR。(1)若R、R2、Rd均为已知，待测电阻值 Rx即可由式（1）求出。式中C 旦1称为比率系数。具有这种读测方法的电桥称为平衡电桥。也R2可根据流过 G的电流值Ig （即电流计的示值）来确定测量结果的电桥，则称为不平衡电 桥。我们把图3-16中的称为待测电阻 RX，R0称为调节电阻（或读数电阻），R与R2称为 电桥的比例臂。通常比例臂是由两组固定电阻 （每组含1,10,100,1000,10000等四、五个电 阻）组成。因此比例臂的比例系数 C 邑 往往可按10 4到104的倍数比例作跳跃式的改R2变。但考虑到接触电阻以及电阻本身
4、的稳定性，比例臂电阻常取101000范围内的电阻值。2 .箱式惠斯登电桥QJ 23携带式直流电桥（旧型号为850便携式试验器）是把整套仪器包括：标准电阻 （桥电阻）、灵敏电流计、电池、电键以及全部接线都安装在箱内组成。面板如图3-17所示。电路图如图 3-18所示。比率系数 C 设计为 1000、00、10、1、0.1、0.01、0.001七档，由一个旋钮 P（比率臂）调节，读数电阻 R0由1000、100、10、1四个可调电阻组 成，测量时选择合适的比值C使R0保持4位有效数字。例如，当Rx 200 时，需取C 0.1。3.电桥的灵敏度式（1）是在电桥平衡的条件下推导出来的。 实际上在电桥调
5、节到平衡时（以电流计指零为标记），电流计中不可能绝对没有电流通过， 只不过因为电流太小了电流计指示不出罢了。 既然电流计中有很小电流通过，则表示电桥 没有完全平衡，测量出来的RX值必然有误差 RX。在测量时，直接反映在读数电 阻R0上有一个不确定数值R。在实验中，假设电桥在 C -Rl1时R2调到了平衡，则有 Rx R0，这时若把R0 改变一个量值R），电桥便失去平衡，电流针指针将偏离平衡位置n个分度（格数）。Rg /R0图3-17 QJ23面板图图3-18 QJ23电路图我们定义式（2）称为电桥的“电流相对灵敏度” 。S值越大，说明电桥越灵敏，测量的误差也越小。 电桥在调到“平衡”时，电流计
6、G中尚有很小电流存在，所引起的测量结果的误差涉及多种因素。例如：（1）当电桥趋于平衡时，电流计中电流的大小与电源电动势E有关。在考虑到各桥臂元件允许的功率（即额定电流）的情况下，如果增大E，可减小测量误差；（2）桥臂阻值与测量误差有关。如待测电阻Rx数值在Ro可调范围内（本实验用 ZX21型电阻箱，阻值在 0.199999.9 Q）。一般说来，取 C Ri R21时，由于调节而产生的Ro Ro值最小。4. 交换法消除比率臂的误差影响在图3-16中，若保持R、R2不变，把Ro、Rx的位置交换，调节Ro再次使电桥平衡，设电桥平衡时Ro改变为Ro，由电桥原理得RxRo(3)由式（1 ）和（3）得Rx
7、.Ro Ro(4)可以看出式（4）中已没有Ri和R2，说明通过交换法可消除由于R1、R2数值不准而带来的系统误差。这种将测量中条件（例如被测物体的位置）相互交换，使产生系统误差 的因素对测量的结果起相反的作用，从而抵消了系统误差，是处理系统误差的基本方法之仪器介绍1.AZ19型直流检流计的使用方法AZI9 型检流计正、反面板如图3-19所示，它可作为电桥、电位差的指零仪器使用。图3-19 AZI9型直流检流计面板图仪器调节方法:接电路调零锁钮0 0短路电计图3-20 AC5 / 1电流计面板选取R1 R21(如1000Q/ 1000 Q)，先后调节Ro为10Q及90000 Q,观察电计指仪器预
8、热10分钟后，进行开、短路调零，方法如下：量程开关置于“调零”档，调节“调零”旋钮，使表头指针指零，然后将量程开关置 于“ 30卩V”档，如指针偏移，调节“补偿”旋钮，使其重新指零，重复数次，直至量程 开关在“调零”和“ 30卩V”档，表头指针都指零为止。将量程开关置于“30mv”档，用导线与自装电桥连接，即可作电桥指零仪用。2.AC5/1直流指针式电流计AC5 /1电流计系磁电式电流计， 它是利用带有微小电流线圈在永久磁铁的磁场中受力 矩作用而偏转的。电流计的反作用力矩是由起导电作用的张丝产生的。电流计调节与使用：(1) 将电流计之接线柱“+”、“- ”接入电路。(2) 将小旋钮旋向白圆点处
9、，并用机械调零器 调零，刻度盘的零点在中间位置。(3) 按下电计，电流计接入电路即可测量。 若需长时间接入电路，可将转一角度。(4) 若指针摆动不停，可按下短路按钮。(5) 电流计使用完毕，须将移向红点，和 都必须放松，并盖好盖板。四、实验内容1.自搭直流电桥，测定未知电阻。(1) 按图3-16接好电路，将 Rh的滑动端放在 中间位置。电源电压取 6V。(2)合理选取C Ri R2数值。针偏转方向，若分别偏向零点的左旁及右旁(或右旁及左旁)，这说明在1090000 Q之间一定有某一个值能使指针指在中间零点(若电流计不指零，说明电桥中某一桥臂没有接通)。比值C的选择应保证测量结果要有四位以上有效
10、数字。(3) 调节读数电阻 R0，使电桥平衡，测得R0。(4) 将R0与互易位置，重复上述“ (3) ”，得R0。(5) 重复上述(2)、(3)、步骤，测量R卷。将上述实验数据填入自拟表格中。2 自搭的电桥灵敏度测定(1) 在电桥平衡的基础上，记录R0，将R0改变 R。破坏电桥平衡，使指针偏离零点n格(约数格)，计算S值。(2) 改变电源电压为 E (例如比原E值增大2V)，重复步骤(1)观测电桥灵敏度 S的 变化情况。(3) 改变比例臂的比值 C，重复步骤(1),观测S的变化情况。将上述实验数据填入自拟表格中。3.用QJ 23直流电桥测电阻(1) 将“外接”接线柱短路，电流计机械调零，待测电
11、阻接在Rx两接线柱上。 估计&值，选择比率系数C (要考虑 Rx有4位有效数字)，取Ro值，应使C Ro Rx1，先按下B再按下G按钮。调节读数电阻 Ro较小数位，使电桥平衡。然后松 开G和B按钮，记录测量数据。(3)重复上述步骤(2)，测量值R。4 数据处理要求(1)禾U用式，计算自搭电桥测量的RX1和&2值。导出Rx的误差传递公式，计算Rx。给出测量结果的正确表示。(2)按实验内容2及式(2)分别计算电桥灵敏度 S值，指出什么情况下电桥的灵敏度最大。哪些因素影响电桥的灵敏度？ S值如何变化？(3)箱式电桥的准确等级分：0.01,0.02,0.05 和0.1级，其测量电阻时的最大允许 基本误差计算式为：RxK(a%Ro b R)其中，K为比率臂系数(倍率)，为准确等级，=0.01或0.02时，b=0.3 ,=0.05以下时，b= 0.2 , R为最小步进值(分度值)。根据上式关系，计算用QJ23型所测电阻Rx1 和Rx2的系统误差Rx1和Rx2,给出正确的表示。
