3 用电桥测量电阻
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测电阻的方法电阻是电学中的重要参数,它是用来限制电流流动的元件,也是电路中常见的元件之一。
在实际的电路应用中,我们经常需要测量电阻的数值,以便确保电路的正常工作。
那么,如何准确地测量电阻的数值呢?下面将介绍几种常见的测电阻的方法。
1. 用万用表测量电阻。
万用表是一种常用的电工仪器,它可以测量电阻、电压、电流等参数。
测量电阻时,首先将待测电阻与万用表的两个探针连接,然后选择电阻测量档位,读取显示屏上的数值即可得到电阻的大小。
需要注意的是,在测量电阻时,要确保待测电阻处于断电状态,以免影响测量结果。
2. 用桥式电路测量电阻。
桥式电路是一种常用的精密测量电阻的方法,它可以消除电源电压对测量结果的影响,提高测量的精度。
桥式电路由电阻、电容、电感等元件组成,通过调节电桥平衡,可以得到待测电阻的准确数值。
桥式电路测量电阻的原理比较复杂,需要一定的电路知识和实践经验。
3. 用示波器测量电阻。
示波器是一种常用的电子测量仪器,它可以显示电压随时间的变化情况。
在测量电阻时,可以将示波器连接到待测电阻上,通过观察示波器屏幕上的波形,可以得到电阻的数值。
需要注意的是,示波器测量电阻的原理是利用待测电阻和示波器内部的电阻、电容等元件组成的电路,因此在测量时要注意电路的影响。
4. 用数字电桥测量电阻。
数字电桥是一种高精度的测量仪器,它可以通过数字显示电阻的数值,具有测量精度高、操作简便等优点。
在测量电阻时,只需要将待测电阻连接到数字电桥上,然后按照操作说明进行操作,即可得到电阻的准确数值。
需要注意的是,数字电桥在测量时要注意环境温度、湿度等因素的影响,以确保测量结果的准确性。
总结。
以上介绍了几种常见的测电阻的方法,每种方法都有其适用的场合和特点。
在实际工作中,我们可以根据具体的需求选择合适的测量方法,以确保测量结果的准确性和可靠性。
希望本文对大家有所帮助,谢谢阅读!。
— 97 —实验4-5 用电桥测电阻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(Ω610~10);双臂电桥又称开尔文电桥,它只适用于测量Ω10以下的低值电阻。
【实验目的】1.掌握惠斯登电桥测电阻的原理,了解开尔文电桥测电阻的原理; 2.学会用滑线式惠斯登电桥测中值电阻;3.熟练掌握箱式单臂电桥测中值电阻和箱式双臂电桥测低值电阻的方法。
【实验原理】1.单臂电桥图4-5-1为电桥原理图。
)(1x R R 、2R 、3R 、4R 联成一四边形abcd ,每条边称为电桥的一个桥臂,在四边形的对角a 和c 之间接有直流电源E ,称为电源对角线,在另一对角b 和d 之间接上检流计G 及其保护电阻G R ,称为测量对角线。
电桥的“桥”就是指这条测量对角线,其作用就是将“桥”两端b 和d 的电位进行比较。
测量时,桥臂ab 通常接待测电阻x R ,其余桥臂上都接可调节的标准电阻,调节2R 、3R 和4R 使检流计中没有电流通过,即“桥”的两端b 和d 两点电位相等,此时称之为电桥平衡。
电桥平衡时,其桥臂上各电阻必定满足4231R R R R =即2341)(R R R R R x =或 432R R RR x = (4-5-1)图4-5-1 单臂电桥原理图— 98— 式中34R R (或32R R)称电桥的倍率,相应电阻所在的桥臂称为比例臂;而2R (或4R )则是用来与x R 进行比较的电阻,所在的桥臂称为比较臂。
电桥法测电阻,实际上是用比较法进行测量的,且被测电阻x R 等于倍率乘比较臂的电阻值。
调节电桥达到平衡有两种方法,一种是选定倍率34R R 为某值,只调节比较臂上的电阻2R 使电桥达到平衡;另一种方法是选定比较臂2R 为定值不变,调节倍率34R R 的比值从而使电桥达到平衡。
实验三用惠斯通电桥测电阻【实验目的】1.掌握惠斯通电桥测电阻的原理和方法;2.理解电桥灵敏度的概念;3.研究惠斯通电桥测量灵敏度。
【实验原理】1.惠斯通电桥测电阻原理惠斯通电桥的原理图如图3-1所示,它由比例臂电阻R1、R2和调节臂电阻R以及待测电阻R X用导线连成的封闭四边形ABCDA组成,在对角线AC两端接电源,在对角线BD两端接灵敏度较高的检流计。
通常将BD端称为桥路,四个电阻R1、R2、R和R X称为桥臂。
若适当调节R1、R2或R阻值,使桥路两端的电位相等,即检流计示值为零,这时称为电桥平衡。
图3-1 惠斯通电桥的原理图电桥平衡时(V=0),得到:U AB=U AD,U BC=U DC即I1R1=I2R2,I X R X=I R R(1)同时有I1=I X,I2=I R(2)由式(1)、(2)得到R X=R(R1R2⁄)(3)当知道R 1R 2⁄的比值及电阻R 的数值后,由式(3)可算出R X 。
R1R 2⁄称为比率系数或倍率,R 称为比较臂。
式(3)称为电桥平衡条件。
惠斯通电桥适用于测量中值电阻(1Ω~1MΩ)。
2.惠斯通电桥灵敏度当BD 端接毫伏表,毫伏表显示为零时认为电桥平衡,但现实的问题是毫伏表的灵敏度是有限的,毫伏表所示电压为零不等于实际电压一定为零。
同样的道理,R X =R (R 1R 2⁄)为电桥平衡条件,由于毫伏表的灵敏度所限,R X (或R 1、R 2、R )有一定的偏差时毫伏表仍可能指示电桥平衡。
当电桥平衡时,保持3个桥臂电阻不变,1个电阻改变(假设R X 、R 1、R 2不变,R 改变ΔR ),则电桥输出电压偏离平衡为ΔU 0,电桥输出电压对桥臂电阻的相对变化反应灵敏度(简称电桥相对灵敏度)S 为:S =ΔU 0ΔR R ×100%与电桥灵敏度相关的物理量有:电源电压U AC 、桥臂电阻R 1+R 2+R +R X 、桥臂电阻分配比例R R 2⁄、检测仪表的灵敏度和内阻R V 。
实验三电桥法测电阻
〔设计要求〕
给定电源一个、单刀开关二个、可调标准电阻箱三个,用电桥法测量微安表内阻。
〔设计方案要求〕
1.设计实验电路并画出电路原理图。
2.选配电路中各元件参数和供电电压的大小。
3.确定实验条件和实验方法。
4.拟定实验步骤。
5.指出实验中的注意事项。
〔提示〕
用电表读数变化来判断电桥是否平衡。
指针式电流计
它主要用来检验电路中有无电流通过,也称检流计,在电学测量中应用特别广泛。
一般而言,它的零点处在刻度盘的中央,但并不标出电流的实际值,在线路中常用符号G表示。
图1是常用的AC5型指针式电流计面板图,图2是其内部结构图,它的电流常数CI=10-7A/mm。
面板上有锁定装置,当电流计不用时,将小旋钮拨至左方红点位置,电流计被短路,处于电磁阻尼状态搬动该仪器时,内部动圈不致剧烈转动,这就保护了张丝不致震断。
此外,还有“短路”和“电计”
两按钮开关,它们是常断开关。
按下“短路”开关时,电流计处于短路过阻尼状态;按下“电计”开关时,电流计和电路接通。
使用电流计注意事项:
(1)与保护电阻开关密切配合,先粗调,后细调。
(2)指针摆动不止时,可用短路电键使其迅速停在零点。
(3)使用完毕,必须用锁定装置锁住,使其处于电磁阻尼状态,保护电流计。
实验名称 惠斯登电桥测电阻(所属实验室:大学物理实验中心217分室)一、实验基本介绍电桥是一种比较式仪器,是很重要的电磁学基本测量仪器之一。
电桥按其结构特点可分为交流电桥和直流电桥,也可分为单臂电桥和双臂电桥;按工作状态可分为平衡电桥和非平衡电桥。
惠斯登电桥称为单臂电桥,是最常用的直流电桥,主要用于低电阻的测量。
二、实验仪器介绍实验仪器:QJ23型直流电阻电桥,万用电表,电阻若干只。
图 1 QJ23型直流电阻电桥、指针万用表、待测电阻【QJ23型箱式惠斯登电桥】如图1所示。
箱式直流电桥具有便于携带、准确度高和使用方便等特点。
其电路原理图如图2所示。
R 1、R 2为比例臂,R s 为比较臂,改变b 点的位置就可以改变R 1/R 2(即比例系数K )的比值。
例如将倍率开关b置于“102”时,便有120.9998.90281.009409.09409.0981.0091008.9020.999R R +++++==+ 实验中R x 的误差主要取决于R s ,而不是R 1/R 2的比值。
从图2可知,比较臂R s 由四只可变的标准电阻相互串联,其总阻值可达9999Ω。
所以该电桥可测量1~9999000Ω范围内的电阻,基本量程为100~99990Ω。
调零旋钮倍率选择灵敏度旋钮图3为QJ23型箱式电桥面板示意图。
面板中下部有四个标有“1000⨯”、“100⨯”、“10⨯”和“1⨯”的旋钮,是用来调节比较臂R s的,调节范围为0~9999Ω。
使用与读取方法同电阻箱。
面板右下角的“R x”接线柱是用来联接被测电阻的;左侧上方的“+E-”用于联接外部电源;“内、G、外”为检流计选择端钮,当“G”和“内”用短路片联接时,则在“G”和“外”之间需外接检流计;在“G”和“外”短路时,则箱式电桥内附的检流计接入了电路。
面板右上角为倍率“K”选择开关。
面板左下角的“B”“G”按钮,从图2可以看出,前者用于接通电源,后者用于接通检流计支路。
实验报告电桥测电阻实验报告实验报告:电桥测电阻实验报告摘要:本实验旨在通过使用电桥来测量未知电阻的值。
通过调节电桥的参数以及观察电桥的平衡状态,我们可以准确地测量出待测电阻的阻值。
实验结果表明,电桥测量电阻的方法是非常有效和可靠的。
引言:电桥是电路中常用的实验仪器之一,用于测量电阻、电容和电感等元件的阻抗。
本实验采用了直流电桥法来测量未知电阻的阻值。
在电桥电路中,根据电桥平衡的原理,调节电桥各参数,使其达到平衡状态,即可准确地测量待测电阻的值。
实验步骤:1. 搭建电桥电路。
将待测电阻与已知电阻相连,组成一条臂。
调节电阻箱,使得电桥的另外两条臂的电阻值与待测电阻的数量级相近。
2. 接通电源并调节电源电压。
确保电流的大小适中,以避免元件损坏。
3. 通过调节电阻箱中的电阻值,使得电桥进入平衡状态。
此时电桥两边的电压相等,电流为零。
4. 记录平衡时各参数的数值。
包括已知电阻值、电阻箱中电阻的值等。
5. 根据电桥平衡条件推导计算未知电阻的阻值。
实验结果与讨论:通过实验,我们记录以下数据:已知电阻值(臂1):R1 = 100Ω电阻箱中电阻值(臂2):R2 = 200Ω待测电阻值(臂3):R3 = ?经过调节电桥参数,我们发现在电桥平衡时,电阻箱中的电阻值为300Ω。
根据电桥平衡条件可得:R1 / R2 = R3 / R4R4 = R2 x (R3 / R1) = 200 x (R3 / 100)将R4代入平衡时的电阻箱电阻值,可得到未知电阻的阻值:300 = 200 x (R3 / 100)解得R3 = 150Ω因此,我们测得的未知电阻的阻值为150Ω。
误差分析:在实际操作中,可能会存在一些误差。
首先,电桥内部的电阻可能会对测量结果产生影响;其次,由于测量仪器的精度限制,测量数值可能存在一定的误差。
在本实验中,我们尽量减小了这些误差的影响,但仍然需要在结果分析中考虑它们的存在。
结论:通过电桥测电阻的实验,我们成功地测量出了待测电阻的阻值为150Ω。
测电阻的特殊方法20种1.桥式电阻测量法:使用电桥测量电阻值,常见的有维尔斯通电桥、韦恩电桥等。
2.变比电桥测量法:通过变比电桥的变压比来间接测量电阻值。
3.硬度诱导法:利用表面硬度与规定冲击负荷下的冲击深度比值与电阻成正比的关系进行测量。
4.敏感电流比率法:根据物体的电阻值与流过物体的电流及电源电压之比,计算得到阻值。
5.电感电阻法:通过测量线圈两端的电压和电流的相位差,计算得到电阻值。
6.交流电阻测量法:使用交流信号测量电阻的方法,常见的有串联法、卡尔简法等。
7.直流电阻测量法:使用直流信号测量电阻的方法,常见的有电压法、电流法等。
8.电位差法:通过测量电阻两端的电位差以及通过电阻的电流,计算得到电阻值。
9.称重法:通过测量电阻所支撑的物体的重量与参考物体的重量的比值,计算得到电阻值。
10.电带电阻法:利用带电体与待测电阻之间的电势差和电流之间的关系测量电阻值。
11.拉伸法:通过拉伸导线使其变细,测量其电阻变化来计算原始导线的电阻值。
12.电机测量法:利用测量电动机的输入功率和输出功率之差,计算电阻值。
13.热电方法:利用热电效应来测量电阻值,如热电阻、热电偶法。
14.磁感应法:利用电阻材料内部磁感应强度和电流的关系,测量电阻值。
15.声波测量法:通过测量电阻材料中传播声波的速度和频率,计算电阻值。
16.变频测量法:通过改变频率,测量电阻材料的阻抗值,计算得到电阻值。
17.阻抗测量法:利用交流信号测量电阻材料的阻抗,测量得到电阻值。
18.激光干涉法:利用激光干涉效应测量电阻材料的长度和电阻值。
19.电容测量法:通过测量电容材料的电容和电阻的关系,计算得到电阻值。
20.电化学测量法:利用电化学方法测量电阻材料的电导率和电极电势,计算得到电阻值。
这些方法中,不同的方法适用于不同的电阻测试场景,充分运用这些方法可以更加准确地测量出电阻值。
电桥测电阻电桥是一种用于测量电阻器的电路装置,它是由四个电阻器或者电子元器件构成的一个平衡电桥电路。
电桥的基本原理是,通过调整电桥中的两个电阻值使得电桥两端电势差为零,从而达到测量电阻器的目的。
电桥是电学实验中最为基本和实用的仪器之一,其应用范围非常广泛,被广泛应用于工业、科研和教学等各个领域。
接下来我们将详细介绍电桥测量电阻的原理和方法。
一.电桥的基本原理电桥测量电阻的基本原理是通过调整电桥中的电阻器值使得电桥两端电势差为零的方法来确定未知电阻器的值。
具体来说,当电桥平衡时,两个对角线的电势差为零,即:U1/U2=R1/R2=R3/RX其中,R1、R2、R3分别是电桥的三个固定电阻,RX为未知电阻,U1、U2为电桥对角线上的电势差。
因此,通过测量U1、U2和R1、R2、R3的值,我们就可以计算出未知电阻器的值。
二.电桥测阻的方法1. 比例法比例法是电桥测阻中最基本的方法之一,其原理是根据两个电阻成比例关系的条件,调整电桥中的电阻大小直至达到平衡状态。
这种方法通常适用于阻值较大的电阻器的测量。
2. 片式及卡片测量法片式及卡片测量法是一种将待测电阻器分成多个已知电阻比较之后得到误差电阻的测量法。
这种方法通常适用于对较小的、精度要求较高的电阻器的测量。
3. 取对数法取对数法是电桥测量电阻的一种重要方法。
其原理是将待测电阻器与已知电阻器串联,然后在测量电压比值的基础上推算出电阻值。
由于电桥测量电阻的精度与电阻的比值成正比关系,因此将电阻的大小转化为对数关系,可以大大提高测量精度和准确性。
三.注意事项1. 电桥电路应保持平衡,充分发挥电桥的测量精度和准确性。
2. 在选择电阻器的时候,应根据被测电阻的阻值大小和精度要求进行选型。
3. 在测量过程中,应确保电桥的连接与加电顺序正确,以免对测量结果产生影响。
4. 在使用电桥测量电阻的过程中,所有电阻、电缆等接触处应保证良好的接触,以免造成误差。
总之,电桥测量电阻是电学实验中最为基本和实用的仪器之一。
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实验三 直流电桥与电阻测量
电阻的阻值范围一般很大,可以分为三大类型进行测量.惠斯登电桥法(Wheatstone Bridge Method )是测量中值电阻(10 ~ 106 Ω)的常用方法之一.它通过在平衡条件下,将待测电阻与标准电阻进行比较以确定其数值.电桥法具有测试灵敏、精确和使用方便等特点,已被广泛地应用于电工技术和非电量电测法中.
对于低值电阻(10 Ω以下),不能应用通常的惠斯登电桥测量,其主要矛盾是在接触处存在接触电阻(大小在10-2 Ω的数量级).当待测电阻值在10-1Ω甚至10-1 Ω以下时,显然接触电阻和引线电阻将使测量完全失去其正确性.因此,对于低值电阻,须采用可消除接触电阻和引线电阻的测量方法——四端法(Four Probe Method )进行测量(也可采用开尔文电桥法进行测量).四端法是国际上通用的测量低值电阻的标准方法之一.它是通过测量待测电阻两端电压和流经的电流来确定其数值的.四端法具有直接,且克服触点电阻和引线电阻等特点,适用于各类电阻的测量,尤其是低值电阻的测量.
而对于高值电阻(>107 Ω)的测量,一般可用兆欧表和数字万用表.
【实验目的】
1.掌握惠斯登电桥测量电阻的原理和方法; 2.掌握四端法测量电阻的原理和方法.
【实验原理】
1.惠斯登电桥的工作原理
惠斯登电桥的原理如图1所示,它是由电阻R 1、R 2、R 和待测电阻R
以及用导线连成的封闭四边形ABCDA 组成,在对角线AC 两端接电源,在对角线BD 两端接电压表V .接入电压表的对角线称为“桥”,4个电阻R 1、R 2、R 和R x 就称为“桥臂”.在一般情况下,电压表上有电压显示.若适当调节R 1、R 2和R 阻值,能使电压表的显示电压V 恰好为零,这时叫做“电桥平衡”.
电桥平衡时(V = 0),表明B 、D 两点的电势相等,由此得到
U AB = U AD ,U BC = U DC , 亦即
I 1 R 1 = I 2 R 2,I x R x = I R R (1)
同时有
I 1 = I x ,I 2 = I R (2)
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由(1)、(2)式得到
R R R R x ×=
2
1
(3)
由(3)式可看出,当知道R 1 /R 2 的比值及电阻R 的数值后,就可算出R x .
2.四端法的工作原理
图2为四端法原理图,图中R x 是待测低值电阻,R n 是标准电阻.四端法基本原理是:如果已知流过待测电阻的电流I (可通过测量标准电阻R n 上的电压获得),当测量得到了待测电阻R x 上的电压U x ,则待测电阻R x 的值为
I
U
R x x = (4)
四端法基本特点是恒流源通过两个电流引线极将电流供给待测低值电阻,而数字电压表则通
过两个电压引线极来测量由恒流源所供电流而在待测低值电阻上所形成的电位差U x .由于两个电流引线极在两个电压引线极之外,因此可排除电流引线极接触电阻和引线电阻对测量的影响;又由于数字电压表的输入阻抗很高,电压引线极接触电阻和引线电阻对测量的影响可忽略不计.
3.电阻率的测量
电阻R 与电阻率 r 有如下关系
s
l
R ×=r (5)
其中l 为待测电阻的长度,s 为待测电阻的截面积.如果待测电阻的直径为d ,则电阻率为
R l
d ×p = 4 2
r (6)
通过d 、l 和R ,可求得待测电阻材料的电阻率.
【实验内容】
1.利用惠斯登电桥测量待测电阻 (1)参照图1,自搭电桥测量装置;
(2)如何适当选用R 1 /R 2的比值,以保证待测电阻得到要求的有效位数;
(3)利用误差传递公式以及给定的精密电阻和可变Array电阻箱允差,计算待测电阻的相对不确定度.
2.利用四端法测量低值电阻
(1)参照图3,自搭实验装置;
(2)改变电源的输出值,测量待测电阻S-1、S-2以
及S-3上电压值,每个电阻测量都应选取15个以上的数
据点.
(4)实验验证电压引线极接触电阻和引线电阻对测
量的影响可忽略不计,详细写出验证方法.
(5)用作图法和最小二乘法求待测电阻阻值.
3.求出各待测电阻材料的电阻率.
【实验仪器】
1.电阻
(1)精密电阻:100 Ω、200 Ω、1 kΩ和10 kΩ各2个;
(2)可变电阻箱;
(3)待测电阻:R A、R B、R C
S-1(镍铬合金丝)、S-2(镍铝合金丝)、S-3(不锈钢丝).2.稳压源、恒流源和万用表.
3.实验接线板、导线、短接桥和开关等.
【注意事项】
1.测量时,必须由粗到细地调节和测量.
(1)调节测定臂(即可变电阻箱R)时应该由高位到低位依次进行(低位值应先置零),当大阻值的旋钮转过一格,且电压表显示电压变向时(说明电桥平衡就在这一档数值内),再调节下一档小阻值的旋钮.
(2)调节测定臂R使电桥达到平衡时,电压表必须按一定程序使用,如电压表的量程档位必须由高向低逐步切换,直至用最低量程档.
(3)平衡状态是指电压表在最低量程位显示为零,所以测量时,应该用电路时断时通时的电压表在最低量程位显示是否都为零来判断.
(4)在正式测量前,首先观察改变测定臂时(增大阻值或减小阻值)电压表读数变化规律(向“+”方向或向“-”方向趋于零),这样在正式测量操作时能减少盲目性.(5)在测量过程中,如果有效位读数的旋钮都旋到最小仍不能使电桥平衡,则应增大比率臂后再进行测量;如果只用后几个有效位旋钮达到了平衡,则应减小比率臂后再进行测量.(为什么?)
2.恒流源的供给电流不大于100mA.
3.恒流源应预热十分钟后,方可进行测量.
4.实验结束时,应关闭电源开关,整理实验仪器.
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【预习题】
1.什么是比较法?电桥测量中用哪两个物理量进行比较?此时的条件是什么?
2.什么叫电桥达到平衡?在实验中如何判断电桥达到平衡?
3.写出正确使用自搭电桥的测量步骤.
【思考题】
1.如何适当选择R1 和R2 的比值?
2.在自搭电桥测量电阻时,如何提高测量精度?
3.用自搭电桥测量电阻时,测量的最多有效数字取决于什么?阻值的数值特性在什么范围,可以多一位有效数字?
4.通过实验现象,分析说明为什么数字电压表的高输入阻抗,可消除电压引线极接触电阻和引线电阻对测量的影响?
【附录】
1.可变电阻箱(ZX21型)
可变电阻箱总的误差为各十进电阻盘的数值乘以相应的相对误差之和再加上残余电阻R0.R0 =20 mΩ.
各十进电阻盘的相对误差见下表:
十进电阻盘×10000 ×1000 ×100 ×10 ×1 ×0.1 相对误差0.1% 0.1% 0.1% 0.1% 1% 5%
例如,若电阻箱输出的电阻值是12345.6Ω,则电阻箱的误差为
10000×0.1%+2000×0.1%+300×0.1%+40×0.1%+5×1%+0.6×5%+0.02 =12.44(Ω)
2.精密电阻
精密电阻的误差取标称值的千分之一.
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