直流双臂电桥

直流双臂电桥 新课引入 1、直流单臂电桥的工作原理, Rx=(R2/R3) × R4 2、QJ23型电桥可以外接电源和检流计吗, 都可以 3、利用电桥测电阻时怎样选择比例臂? 使比较臂的四挡电阻都能被充分利用 双臂电桥又称为开尔文电桥，能够消除接线电阻和接触电阻对测量结果的影响，用于测量低值电阻(0.00001~100Ω)。其测量灵敏度及精度都很高。 新课讲解 ?5-3直流双臂电桥 直流双臂电桥:凯文电桥，能消除接线电阻和接触电阻的影响，专门用于测量阻值在1Ω 以下的小电阻。 一(构造及工作原理 (一)构造 1(Rx 与 R4 共一臂，Rn (标准电阻)与R 3共一臂，Rn 与 Rx 之间用阻值为r 的导 线相连，(r ? 0)。 2(Rx 与Rn 都采用两对端钮的接法。 3(R1、 R2 、 R3 、 R4 均为大于10 Ω的标准电阻，R 为电池的限流电阻。 (二)原理 1(当电桥调节至平衡时，I p=0，则有 I1 =I2 ，I3 =I4 ，推导得 Rx =(R2 /R 1)Rn + rR2 /(r +R3 +R4 ) × (R 3/R1 – R4 /R2 ) 即 被测电阻=倍率 × 标准电阻盘的读数+校正值 2(为使求解Rx 的公式 与单臂电桥相同，常用以下找措施: (1)R1 与R3 ，R2 与R4采用联动机构，保证R3 /R1 =R4 /R2，从而校正项始终为零。 (2)Rn , Rx 的连接导线尽量粗，使 r ? 0。 3(消除接线电阻和接触电阻的原理 直流双臂电桥的原理如图所示，与单臂电桥不同，被测电阻R与标准电阻R共同组成一个桥臂，标准电阻R和R组成另X 4n3一个桥臂，R与R之间用一电阻为r的导线连接起来。为了Xn 消除接线电阻和接触电阻的影响，R与R都采用两对端钮，XnI1I2R2即电流端钮C、C、C、C，电位端钮P、P、P、P。桥12n1n212n1n2臂电阻R、R、R、R都是阻值大于10Ω的标准电阻。R是限1234Ip流电阻，可防止仪表中电流过大。 PR1 R3I3R4 ?? I4 C1Cn1 Pn1C2P1Cn2In-I3InPn2rP2 In?II RnRx 调节各桥臂的电阻，使检流计指零，即I=0，此时I=I，p12I=I.根据基尔霍夫第二定律可得到如下三个回路方程: 34 对?回路 IR=IR +IR 11nn 3 3GBRSB对?回路 IR=IR+IR12nx34 对?回路 (I-I)r=I(R+R) n3334 解方程组求得: 上式表示，用双臂电桥测量电阻时，R由两项决定，其X 中第一项与单臂电桥相同，第二项称为“校正项”。为了使直流双臂电桥平衡时，求解R的公式与单臂电桥相同，即R=XX(R,R)R，就必须使校正项等于零。所以，要求R,R=R21n314,R，同时使r?0。 2 此时，若电桥平衡，则被测电阻RX=比例臂倍率×比较臂读数。 ?知识拓展:直流双臂电桥结构的特点 为满足校正项等于零的条件，双臂电桥在结构上采取了以下措施: 1、将R与R、R与R采用机械联动的调节装置，使R13243,R的变化和R,R的变化保持同步，从而保证校正项等于142 零。 2、连接R与R的导线尽可能采用导电性能良好的粗铜nx 母线，使r?0。 采用上述措施后，直流双臂电桥就可以较好的消除接线电阻和接触电阻的影响，因而在测量小电阻时，能够获得较高的准确度。 ?举例:QJ44型直流双臂电桥简介 QJ44型直流双臂电桥的原理及面板如图，四个桥臂电阻做成固定倍率的形式，通过机械联动转换开关SA换接，可得到×100、×10、×1、×0.1、×0.01五个固定倍率，并保持 R,R=R,R，标准电阻Rn的数值可在0.01,0.11Ω范围内3142 连续调节，其调节旋钮与读数盘一起装在面板上。测量时，调节倍率旋钮和R的调节旋钮使电桥平衡，检流计指零，此n 时，被测电阻=倍率数×读数盘读数。 NetLabel31 90Ω11Ω11Ω454.5Ω454.5Ω90Ω SASB2 454.5Ω454.5Ω90Ω11Ω90Ω11Ω 0.110.01×100×1×0.1×0.01×10 C2P2P1C1GBRSB1 QJ44型直流双臂电桥的测量范围在0.0011,11Ω，使用1.5,2V的直流电源，并备有外接电源用的接线端子。 二(QJ103型直流双臂电桥 1(面板介绍 SA ? 倍率转换开关，(R1 上左， R2 上右， R3 下左 ，R4下右)联动，保证总有 R 3 /R1 = R4 /R2 。 2(电路图的识读 倍率=R2 /R1 ，有 ×0.01， × 0.1， ×1， ×10 ，×100 ，共5个倍率档位。 Rn 的范围: 0.01~0.11Ω 。 测量范围: 0.0011~11Ω 。 电源 :1.5V~2V直流，有外接端钮。 三(直流双臂电桥的使用与维护 直流双臂电桥的型号很多，其操作方法与直流单臂电桥基本相同。下面以QJ44型直流双臂电桥为例，说明其测量电阻的步骤。 步骤1:检查灵敏度旋钮置最小位置，打开检流计机械锁扣，调节调零器使指针指在零位。 提示:1发现电桥电池电压不足应及时更换，否则将影响电桥的灵敏度。 2 采用外接电源时，必须注意电源的极性。将电源的 正、负极分别接到“，”“,”端钮，且不要使外 接电源电压超过电桥工作电压的规定值。 步骤2:估测被测电阻，选择倍率臂 用万用表估测被测电阻，选择适当的倍率臂。 估测被测电阻为几欧时，倍率臂应选×100档 估测被测电阻为零点几欧时，倍率臂应选×10档 估测被测电阻为零点零几欧时，倍率臂应选×1档 提示:测量时，倍率臂务必选正确，否则会产生很大的测量误差，从而失去精确测量的目的。 步骤3:接入被测电阻 按四端接线法接入被测电阻时，应采用较短较粗的导线连 接，接线间不得绞合，并将接头拧紧 提示:1、被测电阻有电流端钮和电位端钮时，要与电桥上 相应的端钮相连接。同时要注意电位端钮总是在 电流端钮的内侧，且两电位端钮之间的电阻就是 被测电阻。 2、如果被测电阻(如一根导线)没有电流端钮和电位 端钮，则按下图所示自行引出电流端钮和电位端 钮，然后与电桥上相应的端钮相连接。 C2直 流P2Rx 电 P1 桥 C1 步骤4:接通电路，调节读数盘使之平衡 适当增加灵敏度，然后观察检流计指针偏转。若检流计指针朝“，”方向偏转，应减小读数盘读数;若检流计指针朝“,”方向偏转，应增大读数盘读数，使检流计指针指零。再增加灵敏度，调读数盘读数，使检流计指针指零。如此反复调节，直至检流计指针指零。 提示: 1、由于直流双臂电桥在工作时电流较大，要求上述操作动 作要迅速，以免电池耗电量过大。 2、被测电阻含有电感时，应先锁住电源端钮,，间歇按检 流计按钮,。 3、被测电阻不含电感时，应先锁住检流计按钮,，间歇按 电源端钮,。 步骤5:计算电阻值 被测电阻值=倍率数×读数盘读数 步骤6:关闭电源 先断开检流计按钮,，再断开电源端钮,，然后拆除被测电阻，最后锁上检流计锁扣。 步骤7:电桥保养 每次测量结束，都应将盒盖盖好，存放于干燥、避光、无振 动的场合。 提示:搬动电桥时应小心，做到轻拿轻放，否则易使检流计 损坏 基本方法与单臂电桥相同，需要注意的有两点: 1(四端接线。 2(直流双臂电桥工作时电流较大(因为电阻都比较小)，故 测量要求尽快完成，以免电池的电量消耗过大。 3(常用电桥型号和技术特性简介 课堂小结 测量电阻的方法、测量电阻的常用仪表及适用范围。 课堂练习 与作业 1、直流双臂电桥的平衡条件是什么, 2、直流双臂电桥测电阻时，为何精确度很高, 3、直流双臂电桥应注意哪些问题, ?学生练习: 1、 用直流双臂电桥测量导线的直流电阻。 2、用直流双臂电桥测量小电阻的电阻。 3、用直流双臂电桥测量线圈的电阻。