實驗十電橋法測內阻電橋是一種精巧的熱學丈量儀器,可拿來丈量內阻、電容、電感等熱學量,并能經過這種量的丈量測出個別非熱學量,如氣溫、真空度和壓力等,被廣泛應用在工業生產的手動控制方面。【實驗目的】⒈掌握用惠斯登電橋測阻值的原理和特色。⒉學會QJ19型兩用直流電橋的使用。⒊認識右臂電橋測低阻值的原理和特色?!緦嶒炘怼恐绷麟姌蛑饕蛛p臂電橋和右臂電橋。雙臂電橋又稱惠斯登電橋,通常拿來丈量102~106-5-2范圍的阻值。實驗所用的的阻值。右臂電橋又稱開爾文電橋,可拿來丈量10~型電橋是單、雙臂兩用直流電橋。⒈惠斯登雙臂電橋的工作原理惠斯登電橋的原理電路如圖3-10-1所示,四個內阻R1、R2、R3、和Rx稱為電橋的四個臂,構成一個四邊形ABCD,對角D和B之間接檢流計G構成“橋”,用以比較“橋”兩端的電位,當D和B兩點的電位相等時,檢流計G指零,電橋達到了均衡狀態。此時有,由于I1Ix,I3I2所以可得圖3-10-1惠斯登電橋的原理電路圖(3-10-1)R2(3-10-1)式為惠斯登電橋的均衡條件,根據R1、R2和R3的大小,可以估算出待測內阻Rx的電阻,通常稱R1、R2為百分比臂,R3為比較臂。
⒉開爾文右臂電橋的工作原理在惠斯登電橋電路中,存在著接觸內阻和接線內阻,這對低阻值的丈量將帶來很大的誤差。非常是當待測內阻的電阻與接觸內阻同數量級時,丈量便難以進行。在此情況下,為了獲取正確的丈量結果,一定采納開爾文右臂電橋進行丈量。開爾文右臂電橋的電路結構如圖3-10-2所示,Rx為待測內阻,RS為低值標準內阻,R1、R2、R內和R外均圖3-10-2右臂電橋的電路結布光為電阻較大的內阻,Y表示連接Rx和RS的接線內阻(此中包含這一接線與Rx和RS的接觸內阻)它與Rx,RS同數量級,是導致丈量誤差的重要要素,一定看法除掉它的影響。對圖中以7、2、4為極點的△形電路變換成Y型電路后,即可把右臂電橋變為一個惠斯登電橋,根據惠斯登電橋的均衡條件,不難獲取開爾文電橋的均衡多項式。RXR外外R內)(3-10-2)R1R內R2(R2rR1不難看出,如果在電橋結構上可以做到R內=R外和R1=R2(3-10-2)式右邊的第二項為零,此時均衡多項式就變為以下方式:R2R外R1RS(3-10-3)實質上不行能完整做到R內=R外,R1=R2,但只要把r值做得很小,(3-10-2)式右邊的第二項便為二階無窮小量,此時就可以以為(3-10-3)式創立。
⒊電橋的矯健度(3-10-1)式和(3-10-3)式是在電橋均衡條件下推論下來的,在實驗中測試者是根據檢流計G的表針有無偏轉來判定電橋能夠均衡的。而且,檢流計的矯健度是有限的。比方,采納電壓矯健度為1格/1微安的檢流計做為指零儀,當經過檢流計的電壓大于10-7安培時,表針偏轉不到0.1格,觀察者難于覺察,就以為電橋已達均衡,因而帶來丈量誤差。對此引入電橋矯健度的想法。它定義為Sn(3-10-4)是在電橋均衡后Rx的細小增減量,雖然是橋臂R的增減量;n是相應的檢流計偏轉格數。電橋矯健度S的單位是“格”。S越大在Rx基礎上增減Rx能造成的檢流計偏轉格數就越多。電橋越迅疾,丈量誤差減少。如S=100格表示當Rx改變1%時檢流計有1格的偏轉。電橋矯健度的大小是與工作電流有關的。在實驗中,為使電橋矯健度足夠,電源電流不可以過高,自然也不可以偏低,不然可能受損電橋。【實驗內容】⒈用兩端式雙臂電橋測內阻(102~106)⑴利用萬用表歐姆檔粗測被測內阻Rx的電阻⑵按圖3-10-3連接線路圖3-10-3兩端式雙臂電橋測內阻接線圖①將檢流計接到“檢流計”端鈕(檢流計的使用晉見實驗十二)。②穩壓電源接到“電源(兩)”端鈕。
③被測內阻接到“未知內阻(兩)”端鈕,“標準內阻(四)”端鈕用漏電片聯接。⑶連線后檢測四個按鍵開關,將其握住。經班主任檢測后方可打開穩壓電源及矯健電壓計的電源開關。⑷依據被測內阻Rx的預計值從表3-10-1中選擇R1、R2及電源電流值。用S1、S2兩個旋鈕調R1、R2為所選之值,調穩壓電源輸出為所選值。先根據計算出R3R2的預計值,將丈量盤擱置該值。表3-10-1Rx()橋臂內阻()電源電流>≤RR(V)1021.⑸第一將“電源(兩)”按鍵按下并旋轉卡住,接通電源。而后按下“粗”按鍵,調養丈量盤內阻R3直至檢流計指零;斷掉”粗“按鍵,按下”細“按鈕,調R3的后兩個轉盤(通常是這樣)直至檢流計正確指零為止,即電橋處于均衡狀態。記錄R1、R2及R3的值,由估算Rx值。R2⑹若光標迅速走開標尺零刻線甚至跑出標尺外,不見蹤影,應立即抬起“粗”或“細”按鍵,斷續按下“短路”鍵光標可以很快回到零刻線靜止出來,便于連續調養R3電橋法測電阻,為保證檢測精度,標度盤最少為100Ω盡量用到1000Ω。
⑺電橋矯健度的測定對被測內阻R(≈1000)時,調百分比臂電阻為表3-10-2所示的各類狀況下,測定電橋的相對矯健度。丈量時,第一將電橋調至均衡態,而后改變比較臂內阻有效數字末位的讀數,使檢流計表針偏轉n=10格,記下此時R、R和n的數值,按3-10-4式估算相對矯健度S。表3-10-2電橋相對矯健度的丈量丈量項目△n(格)n0)0)R(△R(S百分比臂電阻(Ω)R0/R0R=100R==100R2=100R1====1000測試條件電源電流=伏;檢流計大道內阻RL=歐⒉用四端式右臂電橋測低內阻圖3-10-4四端式右臂電橋測低內阻接線圖將被測低內阻及標準內阻等器件按圖3-10-4接線,圖中電源用穩壓電源,輸出電流在(2~6V)之間,RP為滑線變阻器,S為太刀雙擲換向開關,要求跨接內阻r≤0.001Ω。調養滑線變阻器置于最大地址,接通太刀開關,再調養滑線變阻器,使電路中的電壓為標準內阻和被測內阻所同意經過的電壓數值,按表3-10-3采納R1=R2的數值,按下“粗”按鍵,接通檢流計。調養丈量盤使檢流計指零,按下“細”按鍵,調丈量盤,使電橋均衡,記錄R1、R和RS的值按RxRRS估算被測內阻值。
R13.實驗數據參照表格表1實驗數據參照表格萬用表R1()R2()R3()E(V)Ta℃丈量值()12【數據代辦】QJ19型電橋的儀器誤差按下式估算C(RnX)10010式中Rn為基準值,(為了規定電橋的正確度電橋法測電阻,供各有效阻值參比的一個單值,即為該阻值內最大的10的整數冪);X為標度盤示值;C為等級指數,用百分率表示(實驗用C=0.05)。記錄數據,給出丈量結果。表3-10-3Rx()R1=R2當調換RX和RS的地址時RS()Rx()R1=R2從到()RS())從到(0-410-30.10010-510-50..110.11000.010.10..0010.010.【注意事項】⒈實驗結束應將復射式檢流計分流器旋至“短路”檔。⒉松開電橋上四個按鈕開關。⒊電橋丈量應按3-10-1,3-10-3表的規定,盡可能用第I標度盤讀出被測內阻值的第一位數字,因而測得值更為正確?!舅紤]題】⒈單臂電橋的構成有哪幾部份?電橋的均衡條件是哪些?⒉解析以下要素能夠會影響電橋測內阻的誤差?⑴電源電流不太穩固;⑵檢流計沒有調好零點;⑶檢流計矯健度不夠高;⑷導線內阻不可以完整忽略。