直流单臂电桥实验归纳.ppt

三、仪器介绍 1．QJ24型直流单臂电桥 QJ24型箱式电桥采用惠斯通电桥线路，主要由比率臂、比较臂、检流计和电池组组成。全部部件安装在箱内，箱盖铭牌上给出了电桥原理线路和有关参数，供使用者参考。 QJ24型电桥测量范围是20～99990欧姆，准确度等级为0.1级，内接电源电压为4.5伏，外接电源为4.5伏。 ..。.. * QJ24型电桥的面板图和测量原理图 测量时将待测电阻接在面板上的X1和X2之间，将比较臂转盘各档数值置于用万用表粗测待测电阻值的位置，并据此选择合适的比率。选择比率的原则是能充分利用电桥的四个调节转盘，保证测量读数有４位有效数字。 ..。.. * 接通电源按钮B0和检流计按钮G1，调节比较臂转盘，直到检流计接近指零，再松开G1 按下G0，仔细调节转盘示值，使检流计准确指零，记下比较臂各转盘阻值的数值R0，则待测电阻 Rx＝比率值×R0 ※ 检流计按钮G1支路上串接了一个较大阻值的保护电阻Rg，用于粗调电桥平衡，可避免检流计被过大电流冲击。 G0为细调按钮。 ..。.. * 2．多功能温度测控仪和恒温柱面加热器 本实验用ZHQ-1型恒温柱面加热器对待测量的三种样品（铜、合金、半导体）进行加温，并由KWY-3型多功能温度测控仪进行控温和测温。 ..。.. * ..。.. ..。.. ..。.. ..。.. ..。.. ..。.. ..。.. ..。.. ..。.. ..。.. ..。.. ..。.. ..。.. ..。.. ..。.. ..。.. ..。.. ..。.. ..。.. ..。.. 直流单臂电桥实验 刘金环 ..。.. * 实验序 电桥是采用桥式电路的电测量仪器，是一种比较式的测量仪器。它在电测技术中应用极为广泛，可以用来测量电阻、电容、电感、频率、温度、压力等许多物理量。 电桥仪器主要分为直流电桥和交流电桥两大类。直流电桥按其结构又可分为单臂电桥和双臂电桥。 ..。.. * 电桥有两种工作方式: 平衡电桥：直接测量桥臂电阻的大小，得到测量结果。 非平衡电桥：测量桥臂电阻的变化量，以得到测量结果，主要用于非电量的电测技术。 ..。.. * 根据《科学时报》报道（2001.7.3)，德国波鸿鲁尔大学宣布，该大学的电子技术人员制成了世界上最小的电桥，它只有12纳米长，有助于推进微型计算机芯片的开发工作。 ..。.. * 预习要点 单臂电桥的电路结构； 直流单臂电桥测电阻的原理和方法； 电阻温度系数的物理意义； 柱面加热器和温度测控仪的使用要点。 ..。.. * 一、实验目的和学习要求 学习单臂电桥的电路组成； 理解并掌握用直流单臂电桥测电阻的原理和方法； 掌握多功能温度测控仪和恒温柱面加热器的使用； 用QJ24型直流单臂电桥测铜、合金、半导体在不同温度下的电阻值，计算铜电阻的温度系数。 ..。.. * 二、实验原理 1．直流单臂电桥 直流单臂电桥也叫惠斯通电桥，其原理电路如图所示。四个电阻R0、R1、R2和Rx构成一个四边形，每条边称作电桥的一个“臂”。 对角A和C上加上电源E，对角B和D之间连接检流计G。检流计的作用是将“桥”两端的电位UB和UD进行比较。Rx是待测电阻，R1、R2是已知电阻，R0是可调节可读数的标准电阻。 ..。.. * 适当选择R1、R2的值，调节R0的电阻值，使B、D两点的电位相等时（UB=UD），检流计中无电流通过，即Ig=0 ，这时称为电桥平衡。 电桥平衡时，Ig=0，I1=Ix，I2=I0， 同时由于B、D两点的电位相同，所以 UAB=UAD， UBC=UDC。根据欧姆定律有： I1R1=I2R2，Ix Rx=I0R0 所以 此式是电桥平衡的条件，称为电桥平衡公式。 ..。.. * 2．导体的电阻温度特性 导体的电阻均与温度有关。在通常温度下，多数纯金属的电阻其阻值的大小随温度的变化呈线性关系，可用下式来表示。 式中Rt是导体在温度为t℃时的电阻值；R0为导体在0℃时的电阻值；?称为电阻的温度系数。 严格地说，各种导体的温度系数? 和温度有关，但在0℃～100℃范围以内，?值变化很小，可认为不变。 ..。.. * 康铜、锰钢等合金，电阻几乎不随温度变化，α值很小，约为0.2×10-4/℃。利用合金的这一性质，可制成标准电阻。 半导体的电阻与温度的关系和金属导体不同。在通常温度下，半导体的电阻随温度的升高而减小，具有负的电阻温度系数。它的变化规律为 式中，E和R0是常量，k为玻耳兹曼常数，T为绝对温度。利用半导体的这一性质制成的热敏电阻，在灵敏测温和自动温控装置中得到广泛应用。 ..。.. * ..。.. ..。.. ..。.. ..。.. ..。.. ..。.. ..。.. ..