求单臂电桥的工作原理

kuaidi.ping-jia.net  作者:佚名   更新日期:2024-08-11
求单臂电桥的工作原理

单臂电桥的使用方法
1、先将检流计的锁扣打开(内 外),调节调零器把指针
调到零位。
2、把被测电阻接在" "的位置上。
要求用较粗较短的连接导线,并将漆膜刮净。接头拧紧,避免采用线夹。因为接头接触不良将使电桥的平衡不稳定,严重时可能损坏检流计。
3、估计被测电阻的大小,选择适当的桥臂比率,使比较臂的四档都能被充分利用。这样容易把电桥调到平衡,并能保证测量结果的4位有效数字。
4、先按电源按钮B,(锁定)再按下检流计的按钮G(点接)。
5、调整比较臂电阻使检流计指向零位,电桥平衡。若指针指"+",则需增加比较臂电阻,针指向"-",则需减小比较臂电阻。
6、读取数据:比较臂 比率臂=被测电阻
7、测量完毕,先断开检流计按钮,在断开电源按钮,然后拆除被测电阻,再将检流计锁扣锁上,以防搬动过程中损坏检流计。通过电桥调节R2、R3、R4数值,当电桥平衡时有:R1=R2×(R3/R4)从而可以测量出被测电阻。从图可以看出:R1被测电阻包括了引线电阻和接触面接触电阻,故实际电阻应减去引线电阻和接触面接触电阻,被测电阻越小,引线的误差越大,所以单臂电桥常用来测量1欧以上的电阻,一般量程为1~99990欧。对于开关接触电阻一般在微欧级,不宜使用此电桥,因为引线电阻为毫欧级,无法测量,此时可以使用双臂电桥。 图2 单臂电桥原理图
R1为被测电阻 R2、R3、R4为可调电阻 P为检流计 E为电池

直流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,如单臂和双臂电桥。
测量中等阻值(10~106Ω)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)。
电桥的测量准确度高、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。
最简单的电桥是由四个支路组成的电路。各支路称为电桥的“臂”。
如图,电路中有一未知电阻(R2),一对角线中接入直流电源U,另一对角线接入检流计G。可以通过调节各已知电阻的值使G中无电流通过,则电桥平衡,未知电阻R2=R1·R4/R3。
惠斯登单臂电桥是最基本的直流单臂电桥。其工作原理:假设四个电阻固定,当s闭合时,若满足:“R3*R2=R1*R4”,即对角的电阻乘积相等,则此时Ucd等于0,就是cd间没有电压。利用这个原理,当等式两边四个量中的一个为未知量的时候,如果调节其余三个电阻的值能使得等式成立,那么用公式就可以得到未知量。但是实际上只要等式两边各有一个可以调节的可变电阻,那么另外两个电阻有一个是定值,则余下的另外一个必然可以得到。
用这个原理可以做成电阻测量箱。而这个原理用的就是“电桥”的概念,或者说“平衡电桥”的概念。

直流单臂电桥又称惠斯登电桥,其原理电路如上图所示,图中ac、cb、bd、da四条支路为电桥的四个臂,其中R1(RX)为被测臂,R2、R3构成比列臂,R4称为较臂。在电桥的对角线cd上连接指零仪表(一般是检流计)另一对角线ab上连接直流电源E。

在电桥投入工作时,先接通电源按钮SB,调节电桥的一个臂或几个臂的标准电阻,使检流计指针指示为零,这时,就表示电桥达到平衡。在电桥平衡时,cd两点的电位相等。

则: Uac=Uad,     Ucb=Udb

即:I1R1=I4R4,   I2R2=I3R3

将这两式相除,得: I1R1/I2R2=I4R4/I3R3

当电桥平衡时,Ig=0

∴I1=I2,   I3=I4

代入上式得:

         R1R3=R2R4

上式是电桥的平衡条件。它说明:在电桥平衡时,两相对桥臂上电阻乘积等于另外两相对桥臂上电阻的乘积。根据这个关系,在已知三个臂电阻的情况下,就可确定另外一个臂的被测电阻的电阻值。

设被测电阻RX是位于第一个桥臂中,则 RX=R2R4/R3



单臂电桥,其中测量电阻为一个桥臂,标准电阻为一个桥臂,两个桥臂间连接电流表,当测量电阻和标准电阻相同时,电流等于零,这时标准电阻的读数即为被测阻值。

电流表的电流为零时,表示电桥平衡。
平衡时,Rx/R0=R1/R2
Rx=(R1/R2)*R0
R0、R1、R2为基准电阻,Rx为被测电阻。

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