惠斯通电桥法接法有没有国标

来源：蜘蛛抓取(WebSpider) 时间：2018-08-22 03:19 标签： 惠斯通电桥法
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电桥是用比较法测量物理量的电磁学基本测量仪器，电桥的种类很多，测量中等阻值（10～106欧姆）的电阻要用惠斯登单臂电桥进行测量；若要测量更大阻值的电阻，一般采用高电阻电桥或兆欧表；而要测量阻值较小的电阻，一般采用双臂电桥（开尔文电桥）。电桥准确度高、稳定性好，所以被广泛用于电磁测量、自动调节和自动控制中。惠斯登单臂电桥是最基本的直流单臂电桥。 具体报告可以参考这里：

电桥有很多种，惠斯登电桥是其中一种，是测量中值电阻的重要仪器。电桥不仅可以测电阻，不同的电桥还可以测电容，电感，温度，压力等许多物理量，广泛应用于工业生产的自动化控制中。 A BA CA DCA 图1 DACIxI3I2I1预习要点1、惠斯登电桥测电阻的原理和方法。2、箱式惠斯登电桥的倍率和电源的选择。 一、实验目的1．掌握用惠斯登电桥测电阻的原理和方法2．了解电桥灵敏度的概念与测量误差的关系 二、实验原理及方法1． 惠斯登电桥原理简述 惠斯登电桥的原理如图1所示。如果B、D两点的电位相等，检流计中没有电流通过，此时电桥达到平衡。此时有 （1）式子中，k= R1/ R2，称为比率臂的倍率，R3 称为比较臂。 式（1）称为电桥的平衡条件。由此测出未知电阻。2. 惠斯登电桥测电阻的优点测量电阻的方法很多，其中最常见的是伏安法和电桥法。伏安法测电阻，除了因电压表、电流表准确度不高带来误差以外，测量方法本身也会引入误差。1843年惠斯登用克里斯蒂原理设计了一种电桥电路，不使用电压表，电流表，大大地提升了测量电阻的精度。如图1所示，被测电阻Rx和两个固定电阻R1，R2及一个可调电阻R3（称为比较臂），组成一个四边形。四边形每一个边称为一个“桥臂”。合上K1后给电桥的四个臂供电，合上K2，接通检流计。由检流计中是否由电流通过可以判断电桥B、D两点的电位VB及VD是否相等。设通过桥臂R1、R2、R3、Rx的电流分别为I1、I2、I3、Ix。当电桥平衡时，IG=0，且VB＝VD，有VAB＝VAD，VBC＝VDC； Ix＝I3，I1＝I2于是 IxRx＝I1 R1,, I3 R3＝I2 R2即 ：由此得（1）式。可见，电桥平衡条件与工作电流I的大小无关。因此，用电桥法测电阻的突出优点是： （1） 用电桥法测电阻，只要检流计足够灵敏，且选用标准电阻为桥臂，通过与标准电阻相比较，即可以确定待测电阻的大小。（2） 电桥电路中，不用电压表，电流表，只用一只检流计作为指零装置，并不要求提供读数，只要检流计灵敏度足够即可。3. 惠斯登电桥的调节方法调节电桥平衡的方法有两种，一种是比率臂的倍率固定的，调节R3，使电桥达到平衡；另一种是保持R3不变，调节倍率k的值。4．电桥灵敏度 电桥是否达到平衡，是以桥路里有无电流来进行判断的，而桥路中有无电流又是以检流计的指针是否发生偏转来确定的．但检流计的灵敏度总是有限的．这就限制了对电桥是否达到平衡的判断．例如，若使指针偏转一格所对应的电流为1μA的检流计，那么当桥路里的电流小于0.1μA时，检流计指针偏转不到0.1格，很难觉察出指针的偏转，因此，引入电桥灵敏度的概念。定义为（格/ ） (2)即，S在数值上等于R3变化单位阻值时，检流计指针的偏转格数。图2 D测量电桥灵敏度的方法：把电桥调节到“平衡状态”后，改变R3的阻值，改变量为ΔR3，观察检流计指针偏离原来平衡位置的分格数Δn，代入（2）计算。 显然，电流计灵敏度越大，则当比较臂电阻R3改变单位值时，检流计指针偏转也越大，对电桥的平衡判断也越容易，测量结果也就越准确。 灵敏度S的定义也可以写为 式中， 为检流计的灵敏度， 为电桥电路灵敏度，可见电桥灵敏度不仅与检流计有关，还与电路参数有关，适当加大电桥的供电电压，合理配置电桥倍率，使用高灵敏度的检流计和高精度的电阻都是提高电桥灵敏度的有效方法。 5.滑线式惠斯登电桥 滑线式惠斯登电桥(也叫板式电桥)结构如图2所示。其基本特征是采用一根均匀电阻AC作比率臂电阻R1和R2，而D点是可以沿着电阻丝AC滑动的。图3内G外GBRX×0 因为电阻丝处处均匀，则比率臂的比率为 所以，移动电键，改变D点位置，即改变l1和l2的比值。当电桥平衡时，将上式代入（1）式得 (3)由于l1＋l2＝l为定长，有 (4)实验时适当选择R3的阻值，然后通过改变长度l1来测出Rx。6．QJ23型箱式惠斯登电桥 板式电桥对于了解电桥的工作原理形象而直观，但是在实际工作中使用的是便于携带、使用方便、准确度高的箱式电桥。 图3为.QJ23型箱式电桥的面板示意图。板面下方有四个标有“ ”、 “ ”、 “ ”和“ ”的旋钮，是用来调节比较臂的电阻，若这四个旋钮分别指在“ ”、 “ ”、 “ ”、 “ ”，则比较臂电阻为 。面板右上角的旋钮用来调节比率，它分7档，测量时应根据被测电阻选择适当的档位。选择原则是使比较臂电阻中“ ”位的示数不为零,使测量值有4位有效位数。 面板右下角有两个“Rx”的接线柱，用来接被测电阻。左侧下方有三个接线柱，使用箱内的检流计时，用连接片将“外接”两个接线柱短接；外部需要加接检流计时，先用连接片将“内接”两个接线柱短接，再将“外接”两个接线柱和外部检流计相连。应该特别注意，在使用完毕后必须用连接片将“内接”两接线柱短接，以保护电流计。 面板下方两个写着“B”和“G”的按钮，前者用来接通电源支路，后者用来接通电流计（也叫检流计）支路，即分别是电源和电流计的开关按钮。在测量时应该先按下“B”，然后点触“G”，观察电流计指针是否在0处，即电桥是否平衡，然后松开“G”，再松开“B”。在特殊情况下，若需要长时间地接通电源或者电流计，可以在按下“B”或“G”后再逆时针转动一定角度就能实现。 被测电阻Rx由下式计算： Rx＝比率×R3 （5）比率和R3均可以由面板读出。 三、实验仪器QJ23型电桥，滑线式电桥，电阻箱，检流计，滑线变阻器，直流稳压电源等。 四、实验内容与步骤（1）注意事项①测量过程中，电路不能长时间接通，以免线路中某些原件因为过热而使阻值改变。②观察电桥平衡应该采用“点触法”，观察后应该断开检流计再进行调节。（2）用滑线式惠斯登电桥测量电阻Rx①按照图1接好电路，并把滑动变阻器R0和电阻箱Rt的阻值调到最大。②用万用电表粗测Rx的大小，或者由电阻标称值读出Rx，然后选取R3，使其接近Rx的数值。③接通电源，将电键D由AC的中点向左边（或右边）稍稍移动，并快速按一下D键（一触即离），同时注意观察电流计指针的偏转方向。然后把D键由AC线中点稍向相反方向移动，若此时按下电键D，电流计指针偏转与上一次不同，说明电路正常，可以进行测量。④把电键D大约放在AC线的中点，改变比较臂R3，使电流计指针基本不偏转，然后把限流电阻Rt，R0的阻值逐步调小到0。⑤改变电键D的位置，使电桥达到平衡。在米尺上读出l1与l2，然后断开电源。（注意米尺可估读到0.01cm）⑥改变电源极性，重复⑤。⑦将Rx与R3的位置对调，重复⑤⑥。⑧再略改变D点位置（基本保持在中点附近），也可略改变R3，重复⑤⑥⑦。测出4-6组数据。先分别算出Rx，再算平均值和不确定度和百分误差。 （3）用QJ23型箱式惠斯登电桥测量三个数量级不同的电阻阻值①用连接片将“外接”两个接线柱短接，调节灵敏电流计的零点调节旋钮，使电流计指针准确指零。②接通电源，选择工作电压的大小（参见附录）。③接待测电阻Rx，根据原则正确选择比率臂的位置，即：使比较臂电阻“ ”指示值始终不为0。④先按下电源按钮B，然后轻而快地按下按钮G（一触即离），同时注意观察电流计指针的偏转方向，若指针向右偏转，则表示需要加大倍率或者R3，反之则表示需要减少倍率或者R3。这样反复调节，直到电流计准确指零。⑤选择三个不同数量级的待测电阻，重复上述步骤进行测量（自己设计表格）。⑥测量结束后，用连接片将“内接”两接线柱短接。⑦用（5）式计算测量值，并估算仪器偏差（参见附录）表示结果。⑧算与标称值的百分误差。 四、思考题（1）使用电桥时应该怎样保护灵敏电流计？（2）用惠斯登电桥测量电阻时，为什么要将R3，Rx的位置互换？ （3）箱式惠斯登电桥的倍率若选择不当会出现什么问题？ 附录：本实验室QJ23型箱式惠斯登电桥的基本误差允许极限为（由厂家提供）：量程倍率有效量程分辨力基本误差允许极限( )电源×0.0010～9.999Ω0.001Ω=±(2%X +0.002) 3V X +2k) 注：表中X为电桥平衡后的测量盘置数（亦称标度盘），即比较臂数值乘以量程倍率所得的数值，即 再自己处理好数据就行了

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