實驗目的1、掌握惠斯通電橋檢測阻值的原理及操作方式,理解雙臂電橋測內阻的“三端”法接線的意義;2、掌握開爾文電橋檢測內阻的原理及操作技巧;3、熟悉綜合性電橋儀的使用方式及電橋百分比和百分比內阻的選擇原則。實驗原理內阻是電路的基本器件之一,內阻的檢測是基本的電學檢測。用伏安法檢測內阻,盡管原理簡單,但有系統偏差。在須要精確檢測電阻時,必須用惠斯通電橋,惠斯通電橋適合于檢測中值內阻(1~10所示。標準內阻R0、R1、R2待測內阻RX連成四邊形,每一條邊稱為電橋的一個臂。在對角A之間接檢流計G。因而電橋由個臂、電源和檢流計三部份組成。當開關KEKG接通后,各條大道中均有電壓通過,檢流計大道起了溝通ABC和ADC兩條大道的作用,好像一座“橋”一樣,故稱為“電橋”。適當調節R0、R1R2的大小,可以使橋上沒有電壓通過,即通過檢流計的電壓IG0,這時,B、D兩點的電勢相等。電橋的這些狀態稱為平衡狀。6-l惠斯通電橋原理圖態。這時之間的電勢差等于A、D之間的電勢差,B、C之間的電勢差等于D、C之間的電勢差。設ABC大道和ADC大道中的電壓分別為I1和I2,由歐姆定理得兩式相除,得即待測內阻RX等于R1R0的乘積。
一般將R1R2稱為百分比臂,將R0為比較臂。2.雙電橋測低內阻的原理單電橋測幾歐姆的低內阻時電橋法測電阻,因為引線內阻和接觸內阻10-2~10-4),早已不可忽視電橋法測電阻,造成檢測值偏差較大。改進辦法是將其中的低阻值橋臂改為四端接法,并增接一對高內阻(如圖2)。改用四線接法后的等效電路為圖3。r1,r2串聯在電源回路中,其影響可忽視。r3,r4接高內阻,其影響也可忽視。實際的電路如圖2。由電路多項式解得數據表格:1、單電橋測內阻數據記錄檢測對象單內阻1單內阻2并聯內阻串聯內阻倍率C1.001.001.001.0075.7973.8337.89149.3775.7973.8337.89149.370.10.10.020.1數據處理;數據處理:檢測四種方式的接入內阻的儀器偏差:儀器偏差的估算公式為:單內阻1:Δ儀=1*(0.05%*75.59+0.2%*75.59)=0.189;單內阻2:Δ儀=1*(0.05%*73.83+0.2%*73.83)=0.184;串聯內阻:Δ儀=1*(0.05%*37.89+0.2%*37.89)=0.095;并聯內阻:Δ儀=1*(0.05%*149.37+0.2%*149.37)=0.448;估算出相對不確定度:合成不確定度的估算公式為:相對不確定度估算公式為:則各內阻相對不確定度為:單內阻1:單內阻2:串聯內阻:并聯內阻:檢測結果為:所以得到下表:檢測值單內阻1單內阻2串聯內阻并聯內阻不確定度0.1890.1840.0950.448相對不確定度0.25%0.25%0.25%0.30%檢測結果75.590.18973.830.18437.890..370.448偏差剖析:電橋靈敏度與檢流計靈敏度成反比,檢流計靈敏度越高電橋的靈敏度也越高。電橋的靈敏度與電源電流E成反比,為了提升電橋靈敏度可適當提升電源電流。電橋靈敏度隨著四個橋臂上的內阻值的減小而降低。隨著的減小而降低。臂上的內阻值選得過大,將大大增加其靈敏度,臂上的阻值值相差太大,也會增加其靈敏度。還有一些也會導致實驗偏差,例如:電源電流不太穩定;導線內阻不能完全忽視;檢流計沒有調好零點;檢流計靈敏度不夠高。