文档介绍：双电桥测量低电阻
田周松(023827土木)戴珂(023841土木) 曹正东(指导老师)
双臂电桥简称双电桥,又名开尔文电桥,它是惠斯登电桥的改进和发展,它可以消除(或减小)附加电阻对测量的影响,因此是测量1Ω以下低电阻的主要仪器。常用来测量金属材料的电阻率、电机、变电器绕组的电阻、低阻值线圈电阻、电缆电阻、开关接触电阻以及直流分流器电阻等。
【实验原理】
测量电阻常用多用电表,但其测量误差较大。如果要对电阻进行精密测量,可用各种电桥。%(电阻值测量范围为10~10Ω)。但在测量低值电阻时(1Ω以下的电阻),由于导线电阻和连接点的接触电阻(数量级为10~10Ω)的存在,惠斯登电桥的测量误差将显著增大,甚至根本无法测量。因此单臂电桥不适宜测定低电阻。必须在测量线路上采取措施,避免接触电阻和导线电阻对低电阻测量的影响。
为了消除导线电阻和接触电阻的影响,我们采用四端钮接法(如图1),并在单电桥的基础上增加两个桥臂电阻R、R,这就构成了双电桥。
双电桥的工作原理
双电桥的原理电路图如图2所示。它有两大特点:(1)待测电阻R和比较臂电阻R都是采用四端钮接法接入电路。三根电流端引线附加电阻分别为r、r、r。其中r为包括导线电阻、C和C两点处的接触电阻、以及CP之间电阻的总和。r和r也是类似情况。另外四根电压端引线的附加电阻分别为r、r、r和r,它们都包含导线电阻和接触电阻。
(2)在电路中增加了R和R;两个电阻,即多了一组桥臂,所以称为双臂电桥,简称为双电桥。
适当调节电阻R、R、R、R和R,使检流计G没有电流通过,电桥达到平衡。此时流过电阻R和R、R和R,以及R和R的电流分别相等,设分别为I、I和I。当双电桥平衡时,S和T两点的电位相等,下述关系式成立,即
(1)
(2)
为了使附加电阻r、r、r和r的影响可以忽略不计,在双电桥电路中要求桥臂电阻R、R、R和R足够大,即R〉〉r、R〉〉r、R〉〉r和R〉〉r;同时C和M的联接采用一条粗导线,使得附加电阻r很小,以满足I〉〉I和I〉〉I的条件。于是,式(1)和(2)可简化为
(3)
(4)
以上两式相除得
(5)
在双电桥设计时,设法使四个桥臂电阻满足下面的关系式,即
则式(5)可以简化,从而得到双电桥的平衡条件为
或
(6)
式中R/R(或R/R)称为电桥桥臂比(或称为倍率)。由式(6)可知,待测电阻R等于桥臂比与比较臂电阻R的乘积。
综上所述,双电桥能够消除或减小附加电阻对测量低电阻的影响,其主要原因是:
(1)R和 R都采用了四端钮接法,它转移了附加电阻(包括导线电阻与接触电阻)的相对位置,使得附加电阻不再与低电阻R和R相串联,将附加电阻 r和r转移到电源回路中去,消除了它们对测量的影响。
(2)桥臂电阻分别比相应的附加电阻大得多,从而可以将附加电阻忽略不计。
(3) R和R采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、R、R、R比 R、R要大得多,于是,当双电桥平衡时,桥臂电流I和I必然比流过R和R 的电流I 小得多,这样,附加电阻r、r、r和r的电压降与四个桥臂电阻以及 R
、R上的电压降相比小得多,因而可以忽略不计。
【板式双电桥制作】
双电桥