实验9惠斯登电桥测电阻
实验9 惠斯登电桥测电阻讲义
电阻是电学元件的基本参数之一。在进行材料特性的研究和电器装置的设计、制造、测试等工作中,经常要测量电阻待测电阻的大小,只能通过它对电路的影响来反映,一般都根据欧姆定律来测量(如伏安法测电阻),由于利用欧姆定律测电阻要使用电表读数,测量准确度受到电表内阻和电表精确度的限制,不容易准确。电桥法则克服了这些缺点,它不使用电表读数,而是将待测电阻直接与标准电阻进行比较,故可达到很高的准确度。
直流电桥是一种精密的电阻测量仪器,具有重要的应用价值。按电桥的测量方式可分为平衡电桥和非平衡电桥。平衡电桥是把待测电阻与标准电阻进行比较,通过调节电桥平衡,从而测得待测电阻值,如单臂直流电桥(惠斯登电桥)、双臂直流电桥(开尔文电桥)。惠斯登电桥是其中最简单的一种。
【实验目的】
1、掌握惠斯登电桥的基本原理,了解电桥式电路的特点; 2、通过惠斯登电桥测电阻,掌握电桥的使用方法; 3、学习对测量电路系统误差的简单分析。
【实验原理】
单臂电桥(惠斯登电桥):
单臂电桥是平衡电桥,其原理见图1,图2为FQJ-III作为直流单臂电桥实验的接线示意图。图1中:R5, R6, R7, R8 构成一电桥,A, C两端供一恒定桥压US ,B, D之间有一检流计G,当电桥平衡时,G无电流流过,B, D两点为等电位,则:
UBCUDC
I5I8 , I6I7 , I5R5I6R6 , I7R7I8R8
于是有:
R5R8
R6R7
如果R8为待测电阻RX, R7为标准比较电阻RN,KR5/R6,称其为比率(一般惠斯登电桥的K有0.001、0.01、0.1、1、10、100、1000等。本电桥的比率K可以任选)。根据待测电阻大小,选择K后,只要调节R7,使电桥平衡,检流计为0,就可以根据(1)式得到待测电阻RX之值。
RX
【实验仪器】
1.FQJ-III型多功能直流电桥
R5
R7KRN (1) R6
【实验内容及方法】
(一)用惠斯登电桥测量电阻:1.单臂电桥二端接法测量:电桥接线图如图7 :
(1)量程倍率设置:为了提高动手能力,电桥的量程倍率可视被测电阻的大小,自行设置,方法是:通过面板上的连线,R5, R6与R7电阻选择来实现,如“1”倍率,由图所示Ra挂空,R5的1000 孔用导线连接,R6接Rb ,“1000”盘上打“1”其余盘均为0;如“10”倍率,连接 R5孔的100、R6Rb1000, 如“10”倍率、连接
1
2
R51000 、R6Rb10……由此可组成下表中分别不同的量程倍率。 (2)“功能、电压选择”开关置于“平衡(5V)”或平衡“15V”(可按表1所示选择),
并接通电源。
(3)按图8所示,在“RX”与RX1”之间接上被测电阻RX ,R7测量盘打到与被测电阻相应的数字,先按下B按钮接通电源,再按下G按钮接通检流计即电表(顺序不可以颠倒),观察检流计的偏转情况精确调节R7,使电桥平衡(电流表为0),记录下R7 的值,代入公式(1)可求得RX。
RX
R5
R7KR7 R6
表1 用自组电桥测量未知电阻
单位Ω
RX =几十欧姆
RX =几百欧姆
RX =几千欧姆
R5 :R6 10:100 100:1000 1000:10000 10:100 100:1000 1000:10000 10:10 100:100 1000:1000 R7 RX
【注意事项】
1、电桥通电时间不能过长,不测时应关掉电源。
2、葛接线旋钮必须拧紧、否则接触电阻过大,影响测量的准确度,甚至无法达到平衡。 3、每次开始测量时,都必须将保护电阻放到阻值最大处,以保护检流计。
4、在测量待定电阻前,应先粗略估计待测电阻的阻值,选择适当的比率,保证测量有较高的准确度。
5、实验完毕后,应切断仪器工作电源,B,G按钮。
【思考题】
1、引线电阻和接触电阻是否会带来系统误差?提示:引线电阻和接触电阻一般可以达到10-1 Ω量级。
2、用惠斯登电桥测电阻,比率臂电阻R5和R6应该怎样选取才能保证测量有较高的准确度? 3、电桥测量电阻的原理是什么?如何判断电桥平衡?
指导教师:贾丽斯