大学物理实验报告-单臂双臂电桥和电阻测温实验(完整解答)

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单臂电桥测电阻实验报告

单臂电桥测电阻实验报告

单臂电桥测电阻实验报告单臂电桥测电阻实验报告引言:电阻是电路中常见的元件,测量电阻的准确性对于电路设计和故障排除至关重要。

单臂电桥是一种常用的测量电阻的方法,本实验旨在通过单臂电桥测量给定电阻的准确值,并探讨实验中可能出现的误差来源。

实验步骤:1. 准备实验装置:将单臂电桥连接至电源,将待测电阻与标准电阻相连接。

2. 调节电桥平衡:通过调节电桥上的可变电阻,使得电桥平衡,即电流经过电桥时无法通过测量电阻的支路。

3. 记录电桥平衡时的电桥电阻和可变电阻的数值。

4. 更换标准电阻:重复步骤2和3,使用不同的标准电阻进行测量。

实验结果:通过实验测量得到的电桥电阻和可变电阻的数值如下:标准电阻1:电桥电阻:R1 = 200 Ω可变电阻:Rv1 = 300 Ω标准电阻2:电桥电阻:R2 = 100 Ω可变电阻:Rv2 = 150 Ω标准电阻3:电桥电阻:R3 = 500 Ω可变电阻:Rv3 = 750 Ω讨论:1. 实验中可能的误差来源:a. 电源电压波动:电源电压的不稳定性可能会导致电桥平衡时的电阻数值发生变化,从而影响测量结果的准确性。

b. 电桥线路阻抗:电桥线路本身的阻抗可能会对电桥平衡产生影响,导致测量结果产生误差。

c. 电桥灵敏度:电桥的灵敏度决定了对电阻变化的响应程度,灵敏度较低时可能无法准确测量较小的电阻值。

2. 实验中的改进方法:a. 使用稳定的电源:选择稳定的电源或使用稳压器来提供稳定的电压,以减小电源电压波动对测量结果的影响。

b. 优化电桥线路:通过合理设计电桥线路,减小线路阻抗,提高电桥平衡的稳定性。

c. 选择合适的电桥:根据待测电阻的范围选择合适的电桥,提高测量的准确性。

结论:本实验通过单臂电桥测量给定电阻的实验,探讨了实验中可能出现的误差来源,并提出了改进方法。

通过合理的实验设计和操作,可以提高电阻测量的准确性和可靠性。

在实际应用中,我们应该根据具体情况选择适当的测量方法和仪器,以确保电路设计和故障排除的准确性。

双臂电桥测电阻

双臂电桥测电阻

物理实验报告一、实验项目:单、双臂电桥测电阻 二、实验目的:(1)掌握用惠斯登电桥及开尔文电桥精测电阻的原理和使用方法 (2)掌握线路连接和排除简单故障的技能 (3)理解电桥灵敏度的概念并学会测量三、实验仪器:电阻箱(ZX21型,0.1级3只),滑线变阻器,待测电阻(1Ω以下、几十Ω、几kΩ电阻各一只),检流计(AC5/1型),直流稳压电源,单刀开关,双刀换向开关,箱式电桥(QJ45型,0.1级),箱式双臂电桥,导线若干。

三、实验原理1.惠斯登电桥测电阻(1)惠斯登电桥的电路如图1所示,被测电阻R x 和标准电阻R 0及电阻R 1、R 2构成电桥的四个臂。

在CD 端加上直流电压,AB 间串接检流计G ,用来检测其间有无电流(A 、B 两点有无电位差)。

“桥”指AB 这段线路,它的作用是将A 、B 两点电位直接进行比较。

当A 、B 两点电位相等时,检流计中无电流通过,称电桥达到了平衡。

这时,电桥四个臂上电阻的关系为:021210R R RR R R R R x x ⋅==,或 (1) 上式称为电桥平衡条件。

若R 0的阻值和R 1、R 2的阻值(或R 1/ R 2的比值)已知,即可由上式求出R x 。

调节电桥平衡方法有两种:一种是保持R 0不变,调节R 1/ R 2的比值;另一种是保持R 1/ R 2不变,调节电阻R 0,本实验用后一种方法。

(2).关于电桥灵敏度的概念因检流计的灵敏度是有限的,在电桥调到认为“平衡”时,检流计中不一定绝对没有电流通过,从而给测量带来误差。

为此我们引入电桥灵敏度S 的概念xR nS ∆∆=(2) 定义相对灵敏度S 相为:CA图1 惠斯登电桥原理图xx R R nS ∆∆=相 (3) 在计算由灵敏度带来的不确定度时,通常假定检流计的0.2分度为难以分辨的界限,即取Δn =0.2,则由灵敏度带来的不确定度:S u x 2.0=, 相S R u x x 2.0= (4) 为得到较大的灵敏度,在自组电桥中R 1≈R 2,即R 1/ R 2≈1。

用单臂电桥测电阻实验报告

用单臂电桥测电阻实验报告

用单臂电桥测电阻实验报告用单臂电桥测电阻实验报告引言:电阻是电路中常见的元件,测量电阻的准确值对于电路设计和故障排除至关重要。

单臂电桥是一种常用的测量电阻的实验仪器,本实验旨在通过使用单臂电桥测量电阻,掌握其原理和操作方法。

实验目的:1. 理解单臂电桥的工作原理;2. 掌握使用单臂电桥测量电阻的方法;3. 学会分析实验结果并进行误差分析。

实验器材:1. 单臂电桥主机;2. 电阻箱;3. 电源;4. 万用表;5. 连接线。

实验步骤:1. 将单臂电桥主机接通电源,并调整电源电压合适的大小;2. 将电阻箱中的电阻值设定为待测电阻的初始值;3. 将待测电阻与电阻箱通过连接线连接到单臂电桥主机的相应端口上;4. 调节单臂电桥主机上的调节旋钮,使电流表读数最小;5. 通过调节电阻箱中的电阻值,使电流表读数为零;6. 记录此时电阻箱中的电阻值,即为待测电阻的准确值。

实验结果:经过以上步骤,我们成功地测量了待测电阻的准确值。

在实验中,我们记录了电阻箱中的电阻值为XΩ。

误差分析:在实验中,由于仪器的精度限制、电源电压的波动等原因,测量结果可能会存在一定的误差。

为了准确评估实验结果的可靠性,我们需要进行误差分析。

首先,仪器的精度是影响测量结果误差的重要因素。

单臂电桥主机和电阻箱的精度会对测量结果产生一定的影响。

在实验中,我们可以查阅仪器的精度说明书,了解其允许的误差范围,并在实验结果中考虑这个误差范围。

其次,电源电压的波动也可能导致测量结果的误差。

在实验过程中,我们应该尽量保持电源电压的稳定,避免因电压波动而对测量结果产生影响。

最后,测量过程中的人为误差也需要考虑。

例如,连接线的接触不良、读数的不准确等因素都可能对测量结果产生一定的误差。

在实验中,我们应该尽量减小这些人为误差的影响,提高实验的准确性。

结论:通过本次实验,我们成功地使用单臂电桥测量了待测电阻的准确值,并进行了误差分析。

实验过程中我们掌握了单臂电桥的工作原理和操作方法,提高了我们对电阻测量的理解和能力。

直流单臂电桥及双臂电桥测电阻及温度系数

直流单臂电桥及双臂电桥测电阻及温度系数

直流单臂电桥及双臂电桥测电阻及温度系数班级:106041A 姓名:庾文敏摘要:本文通过了解和掌握用单双臂电桥测电阻的方法和原理,掌握线路连接和排除简单故障的技能来测量导体的电阻率和电阻的温度系数,并最终学习用线性函数的最小乘法来处理实验数据。

关键字:单双臂电桥,导体电阻率,电阻温度系数。

Abstract :This article through to understand and grasp the bridge with single armsof resistance method and principle, grasps the wiring and ruled out simple fault skills to measurement of the conductor resistivity and resistance temperature coefficient, and eventually learning to use linear function of the smallest multiplication to deal with experimental data. Key word: single arms bridge, conductor resistivity, resistance temperature coefficient.一,实验所需仪器:四端电阻,滑线式电桥、箱式电桥,电阻箱,滑线变阻器,待测电阻,数字万用表,直流稳压电源,开关二,实验原理 :电桥平衡时:(IG=0)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 ;102x R R R R =1002x R R R kR R ==(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 不变电桥的灵敏度:电桥相对灵敏度:可以证明,电桥中倍率k=1为最佳实验条件,此时灵敏度最高,相对不确定度最小。

大学物理实验《双臂电桥》实验报告

大学物理实验《双臂电桥》实验报告

电磁学实验报告实验题目:直流单臂电桥一、实验原理:(推导出测量公式并简述)直流双臂电桥的适用范围:直流双臂电桥适用于低阻值电阻的测量四端法:如果将分流电阻R x做成图中那样,在电阻体上Y、Y‘两点焊出两个接头再与微安表相连接,在焊接时测量好Y、Y间的阻值正好等于所需的分流电阻R x的阻值。

易看出,A、B、P、P’四点的接触电阻及AY、BY’两段接线电阻都已归给微安表支路而被忽略,这样就保证了分流的精确。

因此低电阻都做成四个接头,称作“四端结构”。

使用时,外侧两个接头J、J’串入工作电路并流过很大电流,故作“电流接头”;中间与Y、Y相连的两个接头P、P‘称作“电压接头”。

Y、Y间的阻值做成精确而稳定的已知阻值。

推导测量公式:低阻均做成四端结构,那么测量低阻也就归结为如何测出低阻体上Y、Y‘间的阻值。

测量电路如图所示,其中R0为标准低阻,R x为待测低阻。

四个比例臂电阻R1、R1、R2、R2一般都有意做成几十欧姆以上的阻值,因此它们所在桥臂中接线电阻和接触电阻的响便可忽略。

两个低阻相邻电压接头间的电阻设为R,常称为“跨桥电阻”。

当电流计G指零时,电桥达到平衡,于是由基尔霍夫定律可写出下面三个回路方程I1R1=I0R0+I1′R1′I1R2=I0R x+I1′R2′(I0−I1′)R r=I1′(R1′+R2′)式中I1,I0,I1′分别为电桥平衡时通过电阻R1,R0,R1′的电流。

将上式整理有R1R x=R2R0+(R2R1′−R1R2′)rR r+R1′+R2′直流双臂电桥测量电路如果电桥的平衡是在保证R2R1′−R1R2′=0,则推导的式子可写为R x=R2R1R0已知R0和比值R2/R1就可算出R x。

并由此可知电桥平衡的条件为R2R1=R2′R1′=R xR0。

画出实验电路图:双臂电桥的灵敏度:双臂电桥的灵敏度S 可仿照惠斯通电桥的灵敏度来定义。

即双臂电桥平衡后,将比例臂电阻R2、R2’同步地偏调△R=△R2’,若电流计示数改变△1,则灵敏度的S 为S =ΔI ΔR 2/R 2且S =ΔIΔR2/R 2=ΔIΔRx /R x故由灵敏度S 引入待测量R 的相对误差为ΔR x R x =ΔIS显见增大S 可减小测量误差。

实验四 用单双臂电桥测电阻

实验四 用单双臂电桥测电阻

实验四 用单双臂电桥测电阻预习重点1.电桥的平衡条件和灵敏度。

2.电桥测电阻时怎样消除系统误差和实现最佳测量条件。

3.箱式电桥的使用方法。

实验目的1.学习和掌握单双臂电桥测电阻的原理和方法。

2.分析并观察电桥线路可能出现的故障。

3.用箱式电桥测电阻。

实验原理一、单臂电桥1. 电桥的结构和平衡条件电阻是一切电学元件的重要参数之一,因此测电阻就成为一种最基本的电学测量。

测电阻的方法很多,本实验用单臂电桥测电阻,这种方法测量简便而且准确度高。

单臂电桥的原理电路如图2.4.1,电阻R x 、R 、R 1和R 2连成一个四边形,每一边称为电桥的一个桥臂。

以四边形对角顶点A 、B 作为输入端,与电源E 相连;另两顶点C 、D 作为输出端,与检流计相连。

检流计用来比较两输出端的电位,检验有无电流输出。

支路A-E-B和C-G-D 称电桥的两个桥路。

电桥的平衡条件:设R x 是待测电阻,其他三个是已知电阻,且可调其阻值。

只调R ,或调R 1和R 2的比值,就可使C 、D 两点电位相等,电桥无输出,通过检流计的电流I G 为零(指针不偏转),这种状态称为电桥平衡。

此时,通过R 1和R 2的电流相同,设为I 1,通过R 和R x 的电流也相同,设为I 2,四个桥臂上的电压有如下关系:U AC =U AD ,U CB =U DB即 I 2R x = I 1R 1,I 2R= I 1R 2两式相除,得平衡条件:RR R R x 21、或R x R 2= R 1R (2.4.1) 即任一相对两个桥臂上电阻的乘积等于另外两个相对桥臂上电阻的乘积。

由平衡条件得待测电阻:R x = R R R 21 (2.4.2) 式中R 1和R 2称为比例臂,R 称为比较臂。

图2.4.1 单臂电桥原理电路图根据(2.4.2)式,测R x 时有两种调平衡的方法:一种是选一比例臂的比率(倍率)R 1/R 2,调比较臂电阻R ;另一种是选定比较臂电阻R ,调比例臂电阻之比R 1/R 2,当R 1/R 2=1时,R x =R ,电桥就好似一架等臂天平,R x 与R 分别相当于待测质量和砝码。

双臂电桥测低电阻实验报告

双臂电桥测低电阻实验报告

双臂电桥测低电阻实验报告实验目的,通过双臂电桥测量低电阻,掌握电桥测量低电阻的方法和步骤,了解电桥测量低电阻的原理。

实验仪器,双臂电桥、待测电阻器件、导线、直流电源、万用表。

实验原理,双臂电桥是一种用来测量电阻值的仪器。

当电桥平衡时,两边电阻比值等于另外两边电阻比值。

通过调节电桥的平衡,可以得到待测电阻的准确数值。

实验步骤:1. 将待测电阻器件连接到双臂电桥的两端,确保连接正确无误。

2. 接通直流电源,调节电桥的平衡,使电桥显示器指针归零。

3. 用万用表测量电桥两端的电压值,记录下来。

4. 根据电桥平衡条件,计算待测电阻的数值。

实验数据:待测电阻器件阻值,R1。

电桥两端电压值,U1。

实验结果:通过实验测量得到待测电阻器件的阻值为R1,测量的电桥两端电压值为U1。

根据电桥平衡条件,可以计算出待测电阻的准确数值。

实验分析:在实验中,我们通过双臂电桥测量了低电阻器件的数值,并成功地得到了准确的结果。

在实验过程中,我们需要注意调节电桥的平衡,确保测量的准确性。

同时,也需要注意连接的稳固性,以免影响测量结果的准确性。

实验结论:通过本次实验,我们掌握了双臂电桥测量低电阻的方法和步骤,了解了电桥测量低电阻的原理。

在实验中,我们成功地测量了待测电阻器件的准确数值,实验取得了成功。

实验总结:本次实验通过双臂电桥测量低电阻,加深了我们对电桥测量原理的理解,提高了我们的实验操作能力。

同时,也让我们对电阻器件的测量有了更深入的认识,为今后的实验和学习打下了良好的基础。

大学物理实验报告之直流单臂电桥实验报告

大学物理实验报告之直流单臂电桥实验报告

实验题目:直流单臂电桥一. 实验目的:1.掌握电桥测量电阻的原理和方法。

2.了解电桥的测量精确度所依赖的条件。

3.学会使用箱式电桥。

二. 实验原理:1.直流单臂电桥适用范围:测量中等电阻(10~105Ω)2.推导测量公式:电桥平衡时:R a I a=R b I b R x I x=R0I0Ia=Ix I b=I0所以R x=R aR b R0令c=R aR b,则R x=CR03.画出实验电路图:4.比例臂倍率如何适当选取:让比较臂R0电阻旋钮调节的有效位数尽量多,来提高测量精度。

本次实验使用的是四钮电阻箱,要使倍率能读取四位有效数字。

5.电桥灵敏度的概念及与哪些因素有关:通过电流计的电流小于其分辨率δ时,我们不能判断电桥是否偏离平衡,仍认为电桥处于平衡态,这样会带来误差,因此引入电桥灵敏度的概念:S= ΔIΔR x/R x或者S=ΔIΔR0/R0,由基尔霍夫定律推出的表达式:可知,电桥灵敏度S与电源电压的大小E、直流数显微电流计的电流常量K和内阻R g、桥臂电阻,四臂电压关系有关。

由此式可见适当提高电源电压的大小E,选择适当小的电流常量K和内阻R g的直流数显微电流计,适当减小桥臂电阻(R a+R b+R0+R x),尽量将桥臂配置成均压状态。

但具体情况具体方法,兼顾考虑倍率C和灵敏度S的选择。

6.什么是换臂法:C=1时,将Ra 与 Rb 交换可以完全消除倍率C的误差。

两次平衡臂数据分别为R0'和R0'',则R x=√R0′·R0′′≈12(R0′+R0′′)三. 操作步骤:1.测量未知电阻R1(约1200Ω)及S1(1)连接电路,选择Ra=100Ω Rb =100Ω(则C=1),连接电阻箱最大阻值范围,并将其阻值调制最大值。

(2)将支流数显微电流计调零校准。

(3)将电源电压从0调至合适电压(1~3V),按开关观察直流数显微电流计是否超量程,判断电路连接是否有误,无误则开始测量,调节电阻箱至直流数显微电流计示数为0,达到电桥平衡,记下电阻箱示数R0。

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电桥实验试题标准答案[采用电桥测量中值电阻] 一、实验原理答:惠斯登电桥是用于精确测量中值电阻的测量装置。

电桥法测电阻,实质是把被测电阻与标准电阻相比较,以确定其值。

由于电阻的制造可以达到很高的精度,所以电桥法测电阻可以达到很高的精确度。

1.惠斯登电桥的线路原理惠斯登电桥的基本线路如图 1 所示。

它是由四个电阻 R 1 Rx R 1,,R 2 R s R x 联成一个四边形 ACBD ,在对角线 AB 上接上电源E ,在对角线 CD 上接上检流计P 组成。

接入检流计(平衡指示)的因而检流计的指针有偏转。

若适当调节某一电阻值,例如改变 R s 的大小可使 C 、D 两点的电位相等,此时流过检流计P的电流I P =0,称为电桥平衡。

则有 V C = V D (1)I R 1 = I Rx = I 1(2) I R 2 = I Rs = I 2(3)由欧姆定律知V AC = I R 1 1 = V AD = I R 2 2(4)V CB = I R 1 x = V DB = I R 2 s (5)由以上两式可得R 1R x =R s (6)此式即为电桥的平衡条件。

若R 1, ,R 2 R s 已知,R2R x 即可由上式求出。

通常取 、 为标准R 1 R 2 电阻,称为比率臂,将R R 1 / 2 称为桥臂比; 为可调电阻,称为比较臂。

改变 使电桥达R s R s 到平衡,即检流计P 中无电流流过,便可测出被测电阻 之值。

R x2.用交换法减小和消除系统误差分析电桥线路和测量公式可知,用惠斯登电桥测量R x 的误差,除其它因素外,与标准电阻R 1,R 2 的误差有关。

可以采用交换法来消除这一系统误差,方法是:先连接好电桥电路,调节 使R s P 中无电流,可由式(6)求出R x ,然后将 与 交换位置,再调节 使R 1 R 2 R s P 中无电流,记下此时的 ,可得R s ′RR x = 2R s ′(7)R 1 式(6)和(7)两式相乘得R x 2 = R R s s ′或R x = RR sS′(8)这样就消除了由R 1,R 2本身的误差对R x 引入的测量误差。

R x 的测量误差只与电阻箱R s 的仪器误差有关,而R s 可选用高精度的标准电阻箱,这样系统误差就可减小。

二、 实验仪器答:电源,滑线变阻器,电阻箱(3 个),灵敏检流计,待测中值电阻,带保护电阻的开关,开关,导线若干。

三、 实验步骤答:1、 把检流计的开关打开,对其进行机械调零,完成后关闭开关。

2、 按照图 1 所示的电路连接好线路,设定电源电压为 5V ,滑线变阻器处于安全位置。

3、 设定 R1 和 R2 的值,R1/R2=200Ω/200Ω,调节可调电阻 Rs 到适当阻值,闭合总开关。

4、 打开检流计开关,看检流计是否有偏转,调节 Rs 阻值,直到检流计指针指零。

5、 闭合检流计支路上带保护电阻的开关,再次仔细调节 Rs ,直到检流计指针精确指零。

6、 记下 Rs 的阻值。

平衡法测量到此完成。

7、 交换 R1 与 R2 位置,重复步骤 4、5,记下 Rs 阻值 Rs’,交换法测量完成。

8、 关闭电源,关闭检流计开关,收拾仪器。

四、 原始数据记录答:给出测量结果,误差分析答:(1) 平衡法:R 1 200.1 R X = R S = ×199.8 ≈ 200.0Ω R 2 199.9 仪器不确定度:Δ =R 1 ∑R a × %+ =R 0 2 100× ×0.5%+1 0.1 5× × %+ 0.03 =1.035Ω ΔR 2=1 100××0.5% +9 10 1×× %+9 1 2× × %+9×0.1 5× %+ 0.03 =1.655Ω ΔR S=1 100× ×0.5%+9 10 1×× % +9 1 2× × %+8×0.1 5× %+ 0.03 =1.65Ω不确定度相对值:222222= ΔR X ⎛⎜⎜ ΔRR 11 ⎞⎟⎠⎟ +⎛⎜⎜⎝ ΔRR 22 ⎟⎠⎟⎞+⎛⎜⎜⎝ ΔRR S S ⎠⎟⎞⎟ =⎝⎜⎛1.035200.1⎟⎞⎠+⎜⎛⎝199.91.655⎞⎟⎠ +⎜⎛⎝199.81.65 ⎞⎟⎠ =1.3% R X⎝不确定度:ΔR R X = X ×1.3% = 2.6Ω≈ 3Ω,结果:R X = 200±3(Ω)。

误差分析:由于R X的计算结果与R1,R2,R S三个电阻都有关,而每个电阻的不确定度都会传递到终结果,所以误差稍大。

(2)交换法:R x = RR s S′ = 199.8×200.7 = 200.2Ω仪器不确定度:ΔR S′ = 2100× ×0.5%+ 7×0.1 5× % + 0.03 =1.065Ω2 2 2 2相对误差:ΔR X =⎛⎜⎜ Δ2RR S S ⎞⎟⎟⎠+⎛⎜⎜⎝ Δ2RR S′S′ ⎟⎠⎟⎞= ⎝⎜⎛ 2 199.8×1.65⎟⎞⎠+⎛⎝⎜ 2×1.065200.7 ⎞⎠⎟= 0.49%R X ⎝不确定度:ΔR X = R X ×0.49% ≈1Ω,结果:R X = 200±1(Ω)。

误差分析:消除R1,R2 的影响,不确定度大大减小了,但仍然存在仪器误差。

另外,检流计的微小偏转也能带来读数误差。

附:电阻箱的准确度等级如下:1、如何确定电阻箱仪器误差?答:根据电阻箱的准确度等级,把每个电阻旋钮上的值乘以各自的准确度等级,后加上零电阻时的不确定度,此为电阻箱的总不确定度;而误差等于不确定度除以电阻箱读数。

如电阻箱读数为12345.6Ω,其仪器不确定度为:Δ =仪∑R a× %+R0=10000×0.1%+ 2000×0.1%+300×0.5%+ 40 1× + × + ×% 5 2% 0.6 5%+0.03=14.06Ω则电阻箱误差为:ΔR 14.06 R 12345.6= = 0.11%。

2、电桥平衡后,互换电源和检流计位置,电桥是否平衡?答:平衡。

因为电桥平衡公式仍然成立。

[采用电桥测量低值电阻] 一、实验原理答:开尔文电桥就是对惠斯登电桥加以改进而成,它适用于低值电阻的测量。

1.双臂电桥工作原理双臂电桥的线路如图 2-1,等效电路如图 2-2 所示。

它有两大特点:(1) 待测电阻R x 和比较臂电阻R s 都是采用四端接法接入电路。

三根电流端引线的附加电阻分别为r 1′、r r 、 2/ 。

其中 r 1′ 包括导线电阻、A 点接触电阻、以及 AA '间电阻的总和。

r 和 r 2′ 也是类似的情况。

另外,四根电压端引线的附加电阻分别为r 1、r 3、r 4 和 r 2 ,它们都包含导线电阻和接触电阻。

R h R h图 2-1 双臂电桥连线图 图 2-2 双臂电桥等效电路 (2) 在电路中增加了R 3 和 R 4 两个电阻,即多了一组桥臂。

由于有两组桥臂,所以称为双臂电桥。

双臂电桥可减小附加电阻对测量低电阻的影响,一是R x 和 均R s 采用了四端接法,它巧妙地避免了接线电阻和导线电阻对测量电阻的影响(这里并不是说它们被消除了,而是被引到其它支路上去了。

在其它支路上,它们往往可以被忽略不计);二是桥臂电阻分别比相应的附加电阻大得多,附加电阻也可忽略不计;三是R x 和 采R s 用足够粗的导线联接,使得附加电阻r (又称跨线电阻)很小,又由于四个桥臂电阻R 1、R 2、 、R 3 R 4 比R s 、R x 要大得多,于是当双臂电桥平衡时,桥臂电流i 1 和i 2 必然比流过R x 和R s 的电流I 小得多。

这样附加电阻r 1、r 3、 、r 4 r 2 的电压降与四个桥臂电阻以及R x 、R s 上的电压降相比小得多,因而可忽略不计。

适当调节电阻R 1、 、 、R 2 R 3 R 4 和 使检流计R s P 没有电流通过,即电桥达到平衡。

此时流过R 1和 , 和R 2 R 3 R 4以及R x 和R s 的电流分别相等,设分别为i 1 、i 2 和I 。

当双臂电桥平衡时,H 和 P 两点的电位相等,下述关系式成立。

即(R 1 + r 1 )⋅i 1 = R I x +(R 3 + r 3 )⋅i 2 ⎫(R 2 + r 2 )⋅i 1 = R I s +(R 4 + r 4 )⋅i 2 ⎪⎬(1)r ⋅(I −i 2 ) (= R 3 + r 3 + R 4 +r 4 )⋅i 2 ⎪⎭为了使附加电阻r r 1、、2 r 3 和 的影响可以忽略不计,在双臂电桥电路设计中要求桥臂电r 4 阻R R 1、 、2 R 3 和 足够大,即R 4 R 1 >>r 1 、 R 2 >>r 2 、R 3 >>r 3 和 R 4 >>r 4 。

同时 B 和 C 的联接采用一条粗导线,使得附加电阻r 很小,以满足 I >>i 1 和 I >>i 2 的条件。

于是式(1)可简化为R i 1 ⋅ 1 = R I x + R i 3 ⋅ 2 ⎫⎪(2)R 2 ⋅i 1 = R I s + R 4 ⋅i 2⎬ r I ⋅ = (R 3 + R 4 )⋅i 2 ⎪⎭ 解此方程组可得R x = R R +R r ⋅⎛⎜ R 1 − R 3 ⎞⎟(3)R 2R 4 ⎠在实验测量过程中,若始终保持R R 1 / 2 = R R 3 / 4 ,则式(3)中的第二项会始终保持为零,即R 1 R x = s 另外,用四端式电阻来减小附加电阻的影响R2图 2-3 双臂电桥原理图图 2-4 四端式电阻等效原理图图 2-3 为研究附加电阻对低电阻测量影响的原理图。

图中r a 1 , , 表示与接点 相r a 2r a 3a连的三条支路的附加电阻, , ,r b 1 r b 2 r b 3 是与接点b 相连的三条支路的附加电阻。

图中r a 1 , r b 1 与电流测量回路或供电回路串联,因为 ,r a 1 r b 1 很小,所以它们的串入对电路状态不会产生太大的影响。

r a 2 ,r b 2 是与电压测量回路串联,而与R x 并联,它们的接入,相当于加大了电压表内阻,这对测量是有益的。

r a 3 和 与r b 3 R x 串联,是对R x 测量直接有影响的部分。

因此,为了减少附加电阻对R x 测量的影响,就应尽量减小r a 3 和r b 3 ,而相对地加大r a 2 , 。

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