电桥及电桥在测量中的应用

电桥及电桥在测量中的应用主讲：张卫东,物理实验示范中心,一、概述,二、利用单臂电桥进行测量,三、利用双臂电桥进行测量,目录,一、概述,电桥电路是电磁测量中电路连接的一种基本方式。由于测量准确、使用方便，所以得到广泛应用。电桥有直流电桥和交流电桥之分。直流电桥是学习其它电桥的基础。直流电桥主要用于电阻测量，有单臂电桥和双臂电桥两种。单臂电桥又叫惠斯登电桥，双臂电桥又叫凯尔文电桥。,返回,二、利用单臂电桥进行测量,1、单臂电桥的工作原理,2、单臂电桥的实验内容,3、单臂电桥的实验线路及仪器介绍,4、单臂电桥的实验误差及减小误差的办法,5、仪器使用和测量注意事项,当D、B间的电位相等时，检流计G无电流流过，各电阻间有如下关系：,1.单臂电桥工作原理图,比例臂,比较臂,返回,2、单臂电桥的实验内容,（1）、自搭惠斯登电桥测量未知电阻（2）、利用交换法进行未知电阻的测量（3）、直接利用箱式惠斯登电桥测量未知电阻，并确定电桥的灵敏度,返回,D,B,电池盒,检流计,电阻箱,电阻箱,3、单臂电桥的实验线路及仪器介绍,电阻箱,滑线变阻器,箱式惠斯登电桥,返回,（1）、电阻箱本身的误差,4、单臂电桥的实验误差及减小误差的办法,（2）、桥路灵敏度带入的测量误差,单臂电桥的测量误差主要来自以下两个方面：,电阻箱的误差由下式近似给出：,这部分误差主要来自于电阻箱上6个电阻盘之间的接触误差,且电阻越小,则误差越大。,（1）、电阻箱的误差,（2）、桥路灵敏度带入的测量误差,电桥灵敏度的定义为：,将上式改写为：,（1）、选择合适的桥臂电阻综上所述，可以给出如下结论：桥臂电阻太小，会增加电阻箱本身误差引入的测量误差，同时不能满足测量结果所需的有效位数。桥臂电阻太大，则测量的灵敏度将大大下降。本实验的选择的原则:在满足测量有效位数的前提下尽可能取小。,减小测量误差的方法,（2）、利用交换法进行测量,交换前有：,下一页,交换后有：,将交换前后两式相乘有：,交换后的不确定度为：,返回,交换前的不确定度为：,（1）、AC-5型灵敏检流计,5、仪器使用和测量注意事项,（2）、箱式惠斯登电桥电桥,（3）、测量中应注意的问题,电计键接触式连通,短路键,指针锁动搬钮露出白点：锁住露出红点：开放,（1）、AC-5型灵敏检流计,返回,（2）、箱式惠斯登电桥,返回,检流计平衡指示调零时，指针锁动钮必须处于开启状态，使用结束后应置于关闭状态滑线变阻器R的作用是改变桥路的灵敏度（即改变E）。在测量读数时R=0此时灵敏度最高。,（3）、测量中应注意的问题,返回,三、利用双臂电桥进行测量,1、双臂电桥的工作原理,2、实验仪器介绍,3、实验内容,4、最小二乘法简介及数据处理要求,1、双臂电桥的工作原理,单臂电桥测量电阻的范围为，当待测电阻小于时，测量线路中的附加电阻不可忽略。双臂电桥使用四端钮电阻，可以消除附加电阻对测量结果的影响，双臂电桥一般用来测量以下的低值电阻。双臂电桥是如何消除附加电阻对测量结果的影响的呢？,四端钮电阻,四端钮电阻如何将附加电阻和转移出,双臂电桥的原理图,实际的双臂电桥,利用BD两端电位相等的条件可解得：,若满足：,则有凯尔文电桥的平衡公式：,2、实验仪器介绍,（1）、QJ44型双臂电桥,本实验使用了两种仪器：,（2）、DHSR四端电阻器,返回,（1）、QJ44型双臂电桥,返回,（2）、DHSR四端电阻