电工仪表与测量第十四讲电阻测量方法的分类和直流单臂电桥
直流单臂电桥测电阻
按下它可将电阻丝分成l1和l2两段，相当于R1和R2，各段长 度可以从旁边的米尺读出。根据均匀导线的电阻和长度成
正比的关系，有
Rx
l1 l2
R0
这就是滑线式电桥的平衡条件。
为了消除倍率的误差对测量结果的影响，实
验中应在保持l1/l2不变的条件下，交换R0和Rx再 测一次。如电桥平衡时R0变成R0’，则，
实验步骤：
（1）打开箱式电桥，检流计调零，灵敏度置于最小。 （2）将待测电阻用短导线接于两端。 （3）选取适当倍率。 （4）按下电源开关B。调节电桥平衡，使R0的百位以下旋钮
置于零，然后用千位旋钮找出检流计指针向两边偏转的区 间。这就是待测电阻的阻值范围。再细调R0使检流计指针 指零，记下R0和倍率。
R1 R2
R0
kR0
k称为比率臂倍率，R0称为比较臂，Rx称为测量臂。 若R0的阻值和倍率k已知，即可由上式求出Rx 。
调节电桥平衡方法有两种： （1）保持电阻R0不变，调节倍率k； （2）保持倍率k不变，调节电阻R0。
本实验采用后一种方法，即保持倍率k不变。
S相电桥的灵敏度
交换前
Rx
l1 l2
R0
交换后
Rx '
l2 l1
R0'
Rx Rx Rx' R0R0'
上式为最后的测量结果。
实验步骤：
（1）按原理图接好线路，用数字万用表做检流计（选直流 电压2V档），接于A、B之间。
（2）把滑动按键置于电阻丝的中点，使倍率为1。
（3）检查线路后接通电源。调节电桥平衡，方法是：使电 阻箱各旋钮都置于“零位”，然后从倍率最大的旋钮开始 测试，先旋至较大的阻值，依次减小阻值，直至AB间的电 压值出现最小值，这样就找到了电阻的大约范围。再细调， 使AB间的电压值为零，则待测电阻就等于R0的值。
单臂电桥测电阻
[实验内容] 1.测量两个给定电阻的电阻值和相应电桥灵敏度， 计算测量不确定度，写出测量结果的完整表达式；
2.研究电桥的灵敏度与电源电压的关系。取电源电 压依次为1.0伏、2.0伏、3.0伏和4.0伏，测量相应的 电桥灵敏度。根据实验结果分析电桥灵敏度与电源电
压的关系，加深对于电桥灵敏度概念的理解。
电桥平衡时，检流计指针指零，“桥”上的电流等于零，
b点和c点电位相等，因而a、b两点的电压U a b和a、c
两点的电压U a c相等。U a b就是电阻R1上的电压，可 以表示为R1的阻值和通过R1的电流的乘积，即
U a c就是电阻R2上的电压，可以表示为R2的阻值和相
应的通过R2的电流的乘积
R1
电桥的灵敏度也是影响测量质量的一个主要因素。电桥的灵
敏度对测量的影响称为灵敏度误差，而灵敏度误差限对应灵敏度 误差的上限。灵敏度误差限Δs与电桥的灵敏度的关系是
Δs=0.2格/S 单位：欧姆
（3）
灵敏度S越大，灵敏度误差限Δs越小，测量质量越高。其中 的 0.2格是计量上的一个约定。当检流计偏转量比较大时，人的 眼睛容易分辨；当检流计偏转量很小很小时，人的眼睛无法分辨。 能够分辨和无法分辨的界限，计量上约定为0.2格，即检流计最 小刻度的1/5。
[实验步骤]
用单臂电桥测电阻的实验步骤是：
1.调零，检流计零点调节；
2.连线，用导线连接电桥和直流电源、待测电阻；
3.预置，依据（1）待测电阻RX的估计值，（2）R3的最高位 （千位）不能为零，设置R1/R2旋钮和R3旋钮的初始值；
4.调平衡，打开电源开关，选取适当电压（取4.5伏），按下B、
G开关，观察检流计指针偏转情况，相应调节电阻R3，直到检流
电工仪表与测量课程标准精选全文
可编辑修改精选全文完整版电工仪表与测量课程标准课程名称:电工仪表与测量适用专业：中等职业学校电气技术应用（电气设备安装与维护）专业1．前言1．1课程性质电工仪表与测量是中等职业学校电气技术应用（电气设备安装与维护）专业的一门专业课程,是传授电工仪表与测量知识与培养常用电气测量能力的的专业课，旨在培养学生使用常用电工仪器仪表的能力。
主要内容包括:常用电工仪器仪表的结构、工作原理、技术特性;常用电工仪器仪表的正确使用、简单校验、维护及保养知识；电量及电参量的正确测量;误差产生的原因及清除方法。
1．2设计思路以电气技术应用(电气设备安装与维护）专业中的电工测量基本操作任务为依据设置本课程。
课程内容的选取紧紧围绕掌握电工测量方法所需的职业能力培养目标,同时充分考虑本专业中职生对相关理论知识的需要，并融入维修电工职业资格鉴定四级的相关要求。
本课程建议为80课时.2、课程目标通过本课程的学习，使学生掌握常用电工测量仪表的结构、工作原理、选择以及使用方法、电工测量方法的选择、测量数据的处理等专业基础知识，为完成电工测量的实际操作打下一定的理论基础，同时能够达到维修电工岗位四级职业标准的相关要求。
在完成本课程相关岗位的学习任务中培养学生诚实守信、善于沟通合作的品质，并在此基础上达到以下职业能力培养目标。
⏹了解电工仪表与测量在电工工作中的重要作用及发展概况。
⏹熟悉常用电工仪器仪表的组成结构及工作原理。
⏹掌握常用电工仪器仪表的正确使用、维护及保养知识。
⏹掌握合理选择电工仪器仪表的方法。
⏹会选择合理的测量方法测量电量及电路参数.了解误差产生的原因及误差消除的方法。
3。
课程内容和要求5、实施建议5、1教材编写（1）依据本课程标准编写教材，教材应充分体现任务引领、实践导向的课程设计思想。
(2）以“工作任务"为主线来设计教材，结合职业技能鉴定要求，以岗位需要即“必需、够用”为原则来确定教学内容，根据完成专业教学任务的需要来组织教材内容。
单臂电桥测电阻
单臂电桥原理与应用它是在电桥平衡的条件下测量电阻有多种方法，利用电桥测量电阻是常用的方法之用电桥测电阻具有测试灵敬、测量精将标准电阻与待测电阻相比较以确定待测电阻的数值.. 确、使用方便等优点，它已广泛用于工程技术测量中直流电桥又分为单臂电电桥可分为直流电桥和交流电桥，物理实验中常使用直流电桥.6"10：双臂广）桥和双臂电桥，单臂电桥又称惠斯登电桥，主要用于精确测量中值电阻（?.电桥又称开尔文电桥，它只适用于测量1以下的低值电阻【实3佥目的】・L 了解单臂电桥的结构，掌握单臂电桥的工作原理•掌握使用箱式宜流单臂电桥测量电阻2.掌握逐步逼近的实验方法3.【实验仪器】.直流稳压电源，箱式电桥，检流计，待测电阻几个【实验原理】R,R,RR,通过导线连接组•四个电阻单臂电桥（即惠斯通电桥）原理图如图1所示a.支路）（AC （BD支路〉和电源E成•个四边形，在四边形的两个对角线上分别连接检流计支路中是否有电流，从BD连接检流计的支路称为“桥路”，它的作用是通过检流计来检测Wh 此中有电流，则B.D两端存在电压（即）而判断BQ两点的电位是否相等-若BDzsVV?.,此时电桥处于平衡状态BD支路中无电流，则时电桥不平衡：若单臂电桥原理图图1泊沪因此得到如下方程：电桥平衡时有:.^A3BCRIIR??2111（1）?R?IIR?XX S3I?II?I , 1）式可推得：BD 又因为支路中无电流，故：•将其代入（gRiR"R （2）SK R2.RRR为已知时，和当称电桥己达到平衡•/因此，当电桥中的电阻满足（2）式的关系式时，mR. 就可以由（2〉式求出::R,R标通常把桥式电路中四边形的每个边叫桥路的•个臂，电阻所在的边叫比例21RRR1称为电桥的倍率•所在的边叫测量臂准电阻•所在的边叫比较臂，而彼测电阻式中X S R2R I RR^R的最高位不为零（标准电倍率的选择原则是既耍使能成立，又要使标准电阻S X S R2阻实际为5个旋钮的标准电阻箱），以捉高电桥的精度•电桥中设置了若干个不同的倍率以适应测量不同大小电阻的需要.上述原理农明，用电桥测量电阻是通过桥式电路将电阻与标准电阻直接比较来测得的，与电流或电压的值无关，虽然使用了•个检流计，但它只是用来检查电流是否为零的指示器，用以确定电桥是否已达到平衡状态•由于标准电阻箱的准确度较高，所以用电桥测量电阻与用万用衣和伏安法测量电阻比较，可以达到较高的准确度•我国现用的电桥分为0.01.0.02,0.05, 0.1.0 5,1等几个级别.【实验内容与步骤】(1) QJ2 3型单双脅电桥介绍QJ23型直流电阻电桥主要由测虽盘、量程变换器、检流计、电源等组合而成，全部组件置放于机箱内，携带方便。
单臂电桥测电阻
单臂电桥原理与应用测量电阻有多种方法，利用电桥测量电阻是常用的方法之一，它是在电桥平衡的条件下将标准电阻与待测电阻相比较以确定待测电阻的数值.用电桥测电阻具有测试灵敏、测量精确、使用方便等优点，它已广泛用于工程技术测量中.电桥可分为直流电桥和交流电桥，物理实验中常使用直流电桥.直流电桥又分为单臂电桥和双臂电桥，单臂电桥又称惠斯登电桥，主要用于精确测量中值电阻（1~610Ω)；双臂电桥又称开尔文电桥，它只适用于测量1 Ω以下的低值电阻.【实验目的】1. 了解单臂电桥的结构，掌握单臂电桥的工作原理.2. 掌握使用箱式直流单臂电桥测量电阻.3. 掌握逐步逼近的实验方法.【实验仪器】直流稳压电源，箱式电桥，检流计，待测电阻几个.【实验原理】单臂电桥（即惠斯通电桥）原理图如图1所示.四个电阻12,,,s x R R R R 通过导线连接组成一个四边形，在四边形的两个对角线上分别连接检流计（BD 支路）和电源E （AC 支路）.连接检流计的支路称为“桥路”，它的作用是通过检流计来检测BD 支路中是否有电流，从而判断B,D 两点的电位是否相等.若BD 中有电流，则B,D 两端存在电压（即B D V V ≠），此时电桥不平衡；若BD 支路中无电流，则B D V V =，此时电桥处于平衡状态.图1单臂电桥原理图电桥平衡时有: ,AB AD BC DC V V V V ==.因此得到如下方程：1122x xs s I R I R I R I R =⎧⎨=⎩ (1) 又因为BD 支路中无电流，故：1x I I =，2s I I =.将其代入（1)式可推得：12x s R R R R =(2)因此，当电桥中的电阻满足（2）式的关系式时，称电桥已达到平衡.当s R 和1R /2R 为已知时，就可以由（2）式求出x R .通常把桥式电路中四边形的每个边叫桥路的一个臂，电阻12,R R 所在的边叫比例臂，标准电阻s R 所在的边叫比较臂，而被测电阻x R 所在的边叫测量臂.式中12R R 称为电桥的倍率.倍率的选择原则是既要使12x s R R R R能成立，又要使标准电阻s R 的最高位不为零（标准电阻实际为5个旋钮的标准电阻箱），以提高电桥的精度.电桥中设置了若干个不同的倍率以适应测量不同大小电阻的需要.上述原理表明，用电桥测量电阻是通过桥式电路将电阻与标准电阻直接比较来测得的，与电流或电压的值无关，虽然使用了一个检流计，但它只是用来检查电流是否为零的指示器，用以确定电桥是否已达到平衡状态.由于标准电阻箱的准确度较高，所以用电桥测量电阻与用万用表和伏安法测量电阻比较，可以达到较高的准确度.我国现用的电桥分为0.01,0.02,0.05，0.1,0.5,1等几个级别.【实验内容与步骤】（1）QJ23型单双臂电桥介绍QJ23型直流电阻电桥主要由测量盘、量程变换器、检流计、电源等组合而成，全部组件置放于机箱内，携带方便。
直流单臂电桥测电阻资料讲解
电阻值＝刻度盘电阻值Χ倍率
6、测量完毕应锁上锁扣，以免在搬动过程中，将悬丝损坏。 ７、应及时更换电池。
检测与练习：
1．用电流电桥测量某一电阻，比例臂选择0．1，比较臂的 四个可调挡位的读数盘分别为×1000挡读数为9，×100挡读 数为6，×10挡读数为4，×1挡读数为6，则该被测电阻大小 为（ ）
4.以下有关直流单臂电桥测电阻时调节电桥平衡的说法中正确的是( ) A．电桥平衡时，若指针向“+”方向偏转，应增大比较臂电阻值 B．电桥平衡时，若指针向“—”方向偏转，应增大比较臂电阻值 C．电桥平衡时，若指针向“+”方向偏转，应增大比例臂电阻值 D．电桥平衡时，若指针向“—”方向偏转，应减小比例臂电阻值
A．9646Ω
Ｂ、964.6Ω
C、9646KΩ D、96.46Ω
2． 用QJ23型单臂电桥测一阻值为150Ω左右的电阻，比
例臂应选择（ ）
A．0.001
B．0.01
C．0.1 D．10
3．在使用单臂电桥测量电阻时，电桥线路接通后，如果检流计指针向 “—”方向偏转，则需要（ ）
A．增加比例臂 B．减小比例臂 C．增加比较臂 D．减小比较臂
5．下列关于电桥使用说法错误的是（ ） A．使用前先将检流计的锁扣打开，调节调零器把指针调到零位 B． 测量电感线圈的直流电阻时，应先按下检流计按钮，再按下电源
按钮； C．电桥线路接通后，如果检流计指针向“+”方向偏转，则需要增加
桥臂电阻 D．电桥使用完毕，应先切断电源，然后再拆除北侧电阻，再将检流计
直流单臂电桥
一、实验目的和学习要求
学习单臂电桥的电路组成； 理解并掌握用直流单臂电桥测电阻的原理
和方法； 掌握多功能温度测控仪和恒温柱面加热器
的使用； 用QJ24型直流单臂电桥测铜、合金、半导
体在不同温度下的电阻值，计算铜电阻的 温度系数。
二、实验原理
1．直流单臂电桥
直流单臂电桥也叫惠斯通电桥，其原理电路如 图所示。四个电阻R0、R1、R2和Rx构成一个四 边形，每条边称作电桥的一个“臂”。
⑶重复步骤⑵，使温度每升高大约5℃时测一组数 据，共测6组数据。将所测数据填入数据记录表格 中（自拟数据记录的表格）。
注意：调节电桥平衡要迅速，电桥 平衡时，应首先读取温度计的读数， 再记录电桥转盘的示值，想一想为 什么要这样做？
五、数据处理
⒈以Rt为纵坐标，t为横坐标，在坐标纸上描绘铜
电桥平衡时，Ig=0，I1=Ix，I2=I0， 同时由于B、 D两点的电位相同，所以 UAB=UAD，
UBC=UDC。根据欧姆定律有： I1R1=I2R2，Ix Rx=I0R0
所以
R1 Rx R2 R0
此式是电桥平衡的条件， 称为电桥平衡公式。
2．导体的电阻温度特性
导体的电阻均与温度有关。在通常温度下，多数 纯金属的电阻其阻值的大小随温度的变化呈线性 关系，可用下式来表示。
QJ24型电桥的面板图和测量原理图
测量时将待测电阻接在面板上的X1和X2之 间，将比较臂转盘各档数值置于用万用表粗测待 测电阻值的位置，并据此选择合适的比率。选择 比率的原则是能充分利用电桥的四个调节转盘， 保证测量读数有４位有效数字。
接通电源按钮B0和检流计按钮G1，调节比 较臂转盘，直到检流计接近指零，再松开G1 按 下G0，仔细调节转盘示值，使检流计准确指零， 记下比较臂各转盘阻值的数值R0，则待测电阻
电阻的分类和测量
电阻的测量1. 电阻的分类及测量方法（1）小电阻：Ω1以下的电阻（直流双臂电桥）。
（2）中值电阻：Ω1-KΩ100的电阻。
测量方法有欧姆表法（直接法）、伏安法（间接法）、直流单臂电桥（比较法）。
（3）大电阻：MΩ1.0以上的电阻。
（兆欧表）。
2.伏安法测电阻安培表内接：该方法适用于被测电阻很大（远大于电流表内阻）的情况。
安培表外接：该方法适用于被测电阻很小（远小于电压表内阻）的情况。
3.电桥测电阻直流单臂电桥主要用来精确测量，适用于中值电阻有关QJ23直流单臂电桥直流单臂电桥又称惠斯登电桥，是测量1Ω～100KΩ欧姆中电阻的一种比较精密的测量仪器。
现以QJ23型直流单臂电桥为例，介绍它的面板组成：1- 待测电阻Rx接线柱 2 - 检流计按钮G3- 电源按钮B 4 - 检流计5- 检流计调零旋钮 6- 内接、外接检流计转换接线端子7- 外接电源接线柱 8- 比例臂9- 比较臂一、QJ23电桥面板结构1、检流计：当有电流流过检流计时, 指针会发生偏转,流过电流的方向不同, 指针偏转的方向也不同。
2、比例臂旋钮、比较臂旋钮：分别连接R1以及R2、R3电阻（实际电路中电阻有多组），通过调节旋钮可以选择相应的电阻与之相连接，最后的Rx读数为比例臂和比较臂读数的乘积。
3、调零器：用以测量前的指针调零工作。
必须先将检流计锁扣打开，才能进行调零。
电源按钮B （可自锁）4、Rx接线柱：用以连接被测电阻。
5、检流计连接片：通常放在“外接”位置。
为提高在高阻值测量中的精度，需外接高灵敏度检流计时，应将连接片放在“内接”位置，外接检流计接在“外接”两端钮上。
6、检流计按钮开关“G”和电源（按钮）开关“B”：检流计按钮开关“G”和电源开关“B”按下，并旋转90°可锁住，测量过程中调平衡时按下电压开关（按钮）“B”，然后轻轻按下检流计按钮“G”；在测量具有电感的元件（如线圈）完毕时，需先松开检流计按钮“G”，后松开电源按钮“B”。
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1.直流单臂电桥的构造
直流单臂电桥又称惠斯登电桥，是一种专门用来测量中电阻的精密测量仪器。图5-2所示为它的原理图，RX,R2,R3,R4分别组成电桥的四个臂。其中RX叫做被测臂，R2,R3,叫做比例臂，R4叫做比较臂。
2.工作原理
1）当接通按钮开关SB后，调节标准电阻R2,R3,R4,使检流计P的指示为零，即Ip=0，这种状态称为电桥的平衡状态。
2）电桥平衡条件的推导
电桥平衡时，Ip=0，表明电桥两端c,d的电位相等，故有Uac=Uad, Ucd=Udb
即I1RX=I4R4, I2R2=I3R3
又由于电桥平衡时Ip=0，则有I1=I2，I3=I4，代入以上两式，并将两式相除，可得RX/R2=R4/R3
或R2R4=RXR3
上式称为电桥的平衡条件。它说明，电桥相对臂电阻的乘积相等时，电桥就处于平衡状态，检流计中的电流Ip=0.
课时授课计划
授课日期
授课节次
授课班级
教学
目的
教学
重点
电阻测量方法的分类标准和直流单臂电桥的构造及工作原理
教学
难点
直流单臂电桥的构造及工作原理
教学
准备
教案，教材
教学
方法
讨论法、演绎归纳法
教
学
过
程
1、课堂组织：5分钟
2、复习旧课，导入新课：5分钟
问：常用的电工测量方法是哪些？
答：直接测量法，间接测量法和比较测量法
4.归纳总结：分钟
5.布置作业：分钟
教研组长签名：教务科（盖章）
年月日
2）面板上标有“RX”的两个端钮用来连接被测电阻。当使用外接电源时，可从面板左上角标有“B”的两个端钮接入。如需使用外附检流计时应用连接片将内附检流计短路；再将外附检流计接在面板左下方标有“外接”的两个端扭上。
四、直流单臂电桥的使用与维护
电桥调试；估计被测电阻，选择比例臂；接入被测电阻；接通电路，调节电桥比例臂使之平衡；计算电阻值；关闭电桥；电桥保养。
注：a.伏安法测电阻是指把被测电阻接上直流电源，然后用电压表和电流表分别测得电阻两端的电压U和通过电阻的电流I，再根据欧姆定律计算出被测电阻的方法。
b.用伏安法测电阻，虽然需要计算，而且测量误差较大，但它能在通电的工作状态下测量电阻，这在有些场合是很有实际意义的。如测量非线性元件（二极管、三极管等）的电阻时就十分方便。另外，二极管和三极管的特性曲线也可以通过伏安法绘制出来。
3、讲授新课：70分钟
课时授课计划
教
学
过
程
一、电阻测量方法的分类
1.按获取测量结果的方式分类
1）直接法
采用直读式仪表测量电阻的方法。如用万用表测量电阻，兆欧表测量电阻等。
2 )比较法
采用比较仪表测量电阻的方法。如用直流电桥测量电阻就属于比较法。
3）间接法
先测量与电阻有关的量，然后通过有关的公式计算出被测电阻的方法。如伏安法测电阻就属于典型的间接法。
2.按所使用的仪表分类
见课本P73表5-1.
二、电桥
1.电桥测量的特点：准确度高
电桥是一种常用的比较式仪表，它是用准确度很高的元件（如标准电阻器、电感器、电容器）作为标准量，然后用比较的方法去测量电阻、电感、电容等电路参数，所以，电桥测量的准确度高。
2.电桥的分类
电桥可以分为交流电桥（用于测量电感、电容等交流参数）和直流电桥。直流电桥又分为单臂直流电桥和双臂直流电桥两种。
整理上式得RX=R4R2/R3
上式说明，电桥平衡时，被测电阻RX=比例臂倍率*比较臂读数
注：提高电桥准确度的条件是：标准电阻R2，R3，R4的准确度要高；检流计的灵敏度也要高，以确保电桥真正处于平衡状态。
3.QJ23型直流单臂电桥简介
1）QJ23型直流单臂电桥是一种电工常用的比较式仪表。它的比例臂R2/R3由八个标准电阻组成，共分为七档，由转换开关SA换接。比例臂的读数盘设在面板左上方。比较臂R4由四个可调标准电阻组成，它们分别由面板上的四个读书盘控制，可得到从0~9999欧范围内的任意电阻值，最小步进值为1欧。