直流双臂电桥工作原理

直流双臂电桥的工作原理直流双臂桥也称为开尔文桥，其工作原理电路如图1所示，Rx是被测电阻，Rn是比较用的可变电阻。 Rx和Rn各有两组端子按钮，C1和C2、Cn1和On2是各自的电流端子按钮，P1和P2、Pn1和Pn2是各自的电位端子按钮。 如果布线成使得被测量电阻Rx仅在电位端子按钮P1和P2之间，而电流端子按钮不在电位端子按钮的外侧那样进行布线，则无法排除布线电阻和接触电阻对测量结果产生的影响而减小。 比较用可变电阻器的电流端子按钮Cn2和被测量电阻器的电流端子按钮C2通过电阻r的粗导线连接。 R1、R1、R2、R2是桥式电阻，其电阻值都在lo以上. R1和R1以及R2和R2以同轴方式调节电阻以改变R1或R2，同时R1和R2也发生变化测量时连接RX，调整各机械臂的电阻，平衡电桥。 此时，由于Ig=0，因此被测定电阻Rx图1直流双臂桥的工作原理电路测量电阻器Rx仅取决于桥接电阻器Rz与R1之比及比较可变电阻器Rn，而与粗读电阻器r无关。 比率R2/R1被称为直流双臂桥的倍率。 桥式平衡时被测电阻值=倍率读取值比较用可变电阻读取值因此，为了保证测量的准确性，连接Rx和Rn的电流端子按钮的导线必须尽量选择导电性良好、短而粗的导线。只要能保证，R1、R1、R2和R2都大于1o，r小，如果布线正确，直流双臂桥能够很好地去除或减小布线电阻和接触电阻的影响。 因此，用直流双臂桥测量小电阻可以得到比较准确的测量结果。实验介绍电阻根据电阻值的大小分为高电阻(100KW以上)、中电阻(1W 100KW )和低电阻(1W以下) 3种。 一般来说，引线本身和触点引起的电路附加了约0.1W的电阻，测量低电阻时不能忽视。 改良惠斯通电桥的双臂电桥(也称为开尔文电桥)消除附加电阻的影响，适合10-5102 W电阻的测量。 本实验在掌握双臂桥的工作原理的基础上，寻求利用双臂桥测量金属材料的电阻率。实验原理考察布线电阻和接触电阻如何影响较低值的电阻测量结果。 例如，使用安培表和毫安表以欧姆定律R=V/I测量电阻Rx，电路图显示，如图1所示考虑到电流计、毫安计和测量电阻的接触电阻的等效电路图如图2所示。由于毫米波对的内阻Rg远大于接触电阻Ri3和Ri4，因此可以忽略对毫米波对测量的影响，但是此时由欧姆定律R=V/I获得的电阻为(Rx Ri1 Ri2)。 在测量的电阻Rx小于1W的情况下，不能忽视接触电阻Ri1和Ri2对测量的影响。因此，为了消除接触电阻对测量结果造成的影响，需要将布线方式改变为下述图3方式，通过四端子连接方式连接低电阻Rx，等效电路如图4所示。 在这种情况下，在毫安中，眼睛可以测量Rx的压降，并且可以使用Rx=V/I来测量Rx。 与电流测量电路连接成为电流头的两端(a、d )和与电压测量电路连接的被称为电压连接器的两端(b、c )分别为4端子按钮方式，很多低电阻的标准电阻为4端子按钮方式。由此结论发展成了双臂桥、电路图和等效电路图5和图6。 标准电阻Rn的电流头接触电阻为ri1、R in2，测量的电阻Rx的电流头接触电阻为Rix1、R ix2，与双臂桥测量电路的电路连接。 标准电阻头接触电阻为Rn1、r-2，测定对象的Rx头接触电阻为Rx1、Rx2，与双臂桥电压测定电路连接，与大的电阻R1、R 2、R3、r串联连接，因此可以忽略其影响。从图5和图6，当桥接器平衡时，通过检流计反射镜g的电流IG=0、c和d这2点的电位相等，根据基尔霍夫定律可以得到方程式(1)(1)解方程式(2)若利用联动切换开关同时调整R1、R 2、R3、r而成立，则(2)式的第2项成为零，测量对象电阻Rx与标准电阻Rn的接触电阻Ri1、R ix2均包含在低电阻导线ri中(3)即使实际使用联动切换开关，也不能完全实现。 为了减小(2)式中的第2项的影响，使用尽可能粗的导线减小电阻Ri的电阻值(Ri0.001W )，尽可能减小(2)式的第2项，与第1项相比忽略，满足(3)式。学习重点熟悉n双臂桥的原理、特点和布线方法。掌握n低电阻测量的特殊性和采用四端接合法的必要性。了解n金属电阻率测量方法要点。实验仪器本实验中使用的设备有QJ36型双臂桥(0.02级)、JWY型直流稳压电源(5A15V )、电流计(5A )、RP电阻、双刀双投切换开关、0.001W标准电阻(0.01级)、超低电阻(小于0.001W )连接线、低电阻测量仪(测量对象铜、铝棒各一根)、直流复射式电流计(AC15/4双臂桥面板棒材金属测试轨道实验内容用双臂电桥测量金属材料(铜棒、铝棒)的电阻r，用(3)式测量Rx，求出r。1 .将铜棒安装到测试卡车上，用实验电路图进行接线。 选择长度为50cm，调节R1、R2为1000W，调节r使电流计的指示为0，读取此时的r的电阻值。 用双刀开关改变方向，正反方向各测量3组数据。2 .选择长度为40厘米，然后重复步骤1。3 .用6个不同的未知测量铜棒的直径，求出d的平均值。4 .计算并求出两种长度的和r。取40cm的长度，计算测定值r的标准偏差。6 .将铜棒换成铝棒，重复步骤1至5。实验电路图注意事项用n电路图的电流电路进行布线，将标准电阻和未知电阻连接到双桥时，要注意电压头的布线顺序。n首先将铝棒(后测铜棒)安装在测试轨道的刃下，在端头紧固螺钉。n电流计以X1和X0.1速度进行调零、测量，非动作时转至短路速度进行保护。考虑考题更换n标准电阻和应测电阻的电流头和电压头，等效电路会发生怎样的变化，有什么不好？n测量时，测量低电阻的电压头的接线电阻大(例如，测量的电阻远离桥，使用的导线过细过长等)对测量精度有影响吗？设计性的内容n设计自己简单测量低电阻的方法。 比较评价了测量结果和双臂桥测量结果。1)1)(1)解方程式(2)若利用联动切换开关同时调整R1、R 2、R3、r而成立，则(2)式的第2项成为零，测量对象电阻Rx与标准电阻Rn的