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实验十 电桥测电阻 电桥是一种用比较法进行测量的仪器，它具有灵敏度和精确度都很高的特点。因此，电桥在测量技术中被广泛用来精确测量电阻、电容、电感、频率、温度、压力等许多电学量和非电学量，在自动控制和自动检测中也得到极其广泛的应用。 惠斯登电桥又称单臂电桥，一般用来测量10~106Ω范围的电阻；双臂电桥又称为开尔文电桥，适用于测量10-5~102Ω范围的电阻。 Ⅰ 惠斯登电桥 [实验目的] 掌握用惠斯登电桥测电阻的原理和特点。 学会用惠斯登电桥测电阻。 了解电桥灵敏度。 [实验仪器] 滑线式电桥，箱式电桥，电阻箱，直流稳压电源，检流计，滑线变阻器，开关，待测电阻。 [实验原理] 惠斯登电桥的平衡条件 惠斯登电桥的原理电路如图4-10-1所示。 D D + — B R2 I2 R3 I3 A C R1 I1 Rx Ix 图4-10-1 惠斯登电桥原理图 R1，R2为比例臂（R1/R2称为倍率）,R3为比较臂，Rx为待测电阻，在桥路BD中连入检流计，作为平衡指示器，用以比较B，D两点的电位。测量时，调节比例臂和比较臂，使检流计指零，这时称电桥达到平衡，平衡时有 (4-10-1) 由于I1=Ix；I2=I3，因此可得 （4-10-1）式为惠斯登电桥的平衡条件。根据倍率和比较臂的大小，可算出待测电阻Rx的阻值。 2. 电桥的灵敏度 电桥平衡后，将某一桥臂电阻R改变一小量△R，引起检流计偏转为△n格，这时电桥灵敏度定义为 (4-10-2) 电桥灵敏度是测量电阻的误差来源之一，通常认为指针可察觉的变化为0.2格，因此，由判断电桥平衡所带来的绝对误差为0.2Rx/S。 [实验内容] 用万用电表测量待测电阻R1，R2，R3并作记录。 用自组电桥测电阻。 按图4-10-2接好电路。 D D + — B R2 I2 R3 I3 A R1 I1 Rx Ix E=8V 图 4-10-2 自组电桥测量电路 根据待测电阻的标称值，选取合适的倍率，使比较臂有效数字位数最多。 逐渐提高工作电压至规定植，调节比较臂使检流计指零，记下R1，R2，R3的电阻值。 3. 用箱式单臂电桥测量待测电阻R1，R2，R3并测相应的灵敏度。 [数据处理] 自拟表格，填入测量数据。 计算电阻的测量值和误差。 [预习思考题] 电桥采用什么方法测电阻？ 单臂电桥适合于测量多大阻值的电阻？能读几位有效数字？ [思考题] 当电桥达到平衡后，将检流计与电源互换位置，电桥是否仍保持平衡？证明之。 分析下列因素是否会影响电桥测电阻的误差？ 电源电压不太稳定； 导线电阻不能完全忽略； 检流计没有调好零； 检流计灵敏度不够。 在自组电桥试验，仪器正常，连线正确，若其中连入一根断导线，间接通电源后会出现什么现象？如何利用一根好导线迅速找出断导线？ G G R2 R3 R1 Rg K2 K1 E 图 4-10-3 图4-10-3为自准法测检流计内阻的原理图，试说明其工作原理。 附 录 [技术规格] （1） 测量范围。 （2） 准确度等级。 倍率 测量范围（） 准确度 X0.001 1-----9.999 2 X0.01 10-----99.99 0.2 X0.1 100-----999.9 X1 1000-----9999 X10 10000----99990 0.5 X100 100000----999900 X1000 1000000---9999000 0.2 [基本误差] 符合部分标准（JB1391-74）规定的电桥，基本误差的允许极限为： △Rx=±K(a﹪Rs+b△R)(a≤0.1级) 式中，K是电桥的倍率；a是准确度等级；Rs为比较臂的示值；b为系数，a≤0.02级b为0.3，a≥0.05级b为0.2，a≤0.1级具有滑线盘的，b为1。 [使用要点] 下面以QJ23型直流单臂电桥为例介绍电桥的使用方法。图4-10-4和图4-10-5分别为QJ23型电桥的面板和电路图。 将检流计的短接片从“内接”移到“外接”，调节检流计指针指零；接入待测电阻Rx，根据待测电阻的估计值选择倍率使比较臂能读四位有效数字；先按下检流计按钮开关G，调节比较臂（指针“+”偏时，应增大比较臂电阻；指针“-”偏时，应减小比较臂电阻）使检流计指零，则有 待测电阻Rx=比较臂读数盘之和×比例臂的倍数 待测电阻Rx