文档介绍：开尔文双桥测电阻
【仪器】
开尔文双电桥、直流稳定电源(该电源为稳压稳流电源,实验时按稳流源使用)、检流计、标准电阻、待测电阻等。
【原理】
1)双电桥线路结构及消减附加电阻影响的原理
图17—1(a)、(b)为双电桥线路结构及其等效电路。双电桥在线路结构上与单电桥有两点显著不同:①待测电阻Rx和桥臂电阻RN(标准电阻)均为四端接法;②增加两个高阻值电阻R3、R4,构成双电桥的“内臂”。
图17—1 双电桥及其等效电路
四端电阻外侧的两个接点称为电流端,通常接电源回路,从而将电流端的附加电阻折合到电源回路的电阻中。图17—1中,A1、C1两接点的附加电阻折入了电源内阻。B
1、B3两接点用短粗导线相连,设B1、B3间附加电阻为r。后面将证明,若R1、R2、R3、R4及RN满足一定条件,即可消减r对测量结果的影响。
四端电阻内侧的两个接点称为电压端,通常接高电阻回路或电流为零的补偿回路。图17—1中,A2、C2端接触电阻分别并入R1、R2;B2、B4端接触电阻分别并入R3、R4。由于R1、R2、R3、R4本身电阻很高,所以这些附加电阻对它们的影响甚微。此外,电压端之间的部分即为低电阻本身,无另外的连接导线,故有效地消除了导线电阻的影响。
2)双电桥的平衡条件
调节平衡,就是调节电阻R1、R2、R3、R4和RN,使B、D两处等电位,检流计电流Ig=0。由图17—1(b)中所示电流方向,考虑到R1>>r1,R2>>r2,R3>>r3,R4>>r4,可列出方程
联立求解得
(17—1)
双电桥在结构上尽量做到使上式第二项满足,故
(17—2)
式(17—2)就是双电桥的平衡条件。只要待测低电阻按四端接法接入测量,就可像单电桥那样用式(17—2)计算Rx了。
3)QJ32型直流单、双电桥的结构及使用
图17—2 QJ32型电桥电路
双电桥形式、结构及使用虽多种多样,但其原理是一样的。图17—2和17—3分别为QJ32型单双电桥的线路及其作为双电桥使用时的面板接线图。电桥等级:;量程:双桥为10-5Ω~102Ω,单桥为50Ω~106Ω;保证准确度等级的测量范围:10-3Ω~105Ω。外接标准电阻RN==,。示零器为外接AC15/2型检流计。
图17—3 双电桥面板接线
图17—2中可变电阻R1、R3采用同轴调节的两个相同的5位(×、×、×1、×10、×100)十进电阻箱,这样无论转盘位于何处,都能保证R1=R3。R2、R4是两个可独立调节的10进4挡(10、102、103、104Ω)电阻箱,调节R2=R4,从而保证在使用过程中始终成立。
使用时应首先根据Rx的粗估值设定R1、R2的初值。将式(17—2)改写为,可知相当于单电桥的倍率,R1相当于测量盘的示值。与单电桥一样,根据Rx的数量级选定的,应保证R1的5个旋钮都用上(即保证5位有效数字)。
QJ32型电桥作为双电桥使用时,其示值误差限
其中:;a为等级指数;1000Ω为基准值。
图17—4是QJ32型电桥作为单电桥使用时的接线图。注意,“标准”接线端要用短路片短路。调节R3(R1)使电桥