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非平衡直流电桥 【教学目的】 1. 学习直流单臂电桥(惠斯登电桥) 和非平衡直流电桥电压输出方法（卧式电桥）测量电阻的基本原理和操作方法； 2. 用直流单臂电桥测量室温铜电阻； 3. 用非平衡直流电桥电压输出方法（卧式电桥）测量各温度铜电阻及电阻温度系数。 【】 【】【】1.单桥的原理（惠斯登电桥） 图1惠斯登电桥原理 图1中，通电后调节R3若检流计无电流流过，电桥平衡，有测量公式： 2. 非平衡电桥原理（卧式电压电桥） 图2非平衡电桥原理 对于电压表而言，其内阻很大，可认为，于是，有： 对于,,固定、、,取，上式变为： 对于卧式电桥，，,上式变为： 于是测量表达式为： 二、实验仪器 FQJ-Ⅲ型教学用非平衡直流电桥 FQJ非平衡电桥加热实验装置 实验装置 三、实验步骤 1. 用直流单臂电桥测量室温铜电阻 1）将“双桥量程倍率选择”开关置于“单桥”位置，“功能、电压选择”开关置于“单桥(5V)”或“单桥15V”，并接通电源。 2）在“Rx”与Rx1之间接上被测电阻，R3测量盘打到与被测电阻相应的数字，按下G、B按钮，调节R3，使电桥平衡(电流表为0)。 3）记录R3和室温。 2. 用卧式电桥测量各温度铜电阻及电阻温度系数 1）确定各桥臂电阻值。设定室温时之铜电阻值为R0(由步骤1测得)使R=R1=R4=R0，选择R′=R2=R3=30Ω(供参考，可自行设计) 2）预调平衡，将待测电阻接至Rx，R2，R3调至30Ω，R1调至R0，功能转换开关转至电压输出，G、B按钮按下，微调R1使电压U0=0。 3）开始升温，每5℃测量1个点，同时读取温度t和输出U0(t)。 四、数据记录和数据处理 1. 直流单臂电桥测量室温铜电阻 0C R1：R2 1：1 1：2 2：1 R1 R2 R3 Rx 2. 卧式电桥测量各温度铜电阻 ＝ (室温)＝ 注：根据测量表达式计算，式中 在坐标纸上以为横坐标、为纵坐标作图，根据所作直线求斜率和截距，截距即为0℃时铜的电阻，铜的电阻温度系数可由求出。由此写出关系表达式 五、注意事项 1. 实验开始前，所有导线，特别是加热炉与温控仪之间的信号输入线应连接可靠。 2. 传热铜块与传感器组件，出厂时已由厂家调节好，不得随意拆卸。 3. 转动“PID调节”及“调定调节”旋钮时，应用力轻微，以免损坏电位器。 4. 装置在加热时，应注意并闭风扇电源。 5. 实验完毕后，应切断电源。 6. 由于热敏电阻耐高温的局限，设定加温的上限值不能超过120℃。 六、思考题 1）如何正确使用加热装置（PID调节）？ 提示：参考FQJ-2型非平衡直流电桥加热装置使用说明。 2）不进行PID调节，预设温度与实际温度相同吗？ 提示：不相同。 3）有人这样进行测量：先将温度设置为70℃，然后持续通电加热，此时铜的温度必然连续上升，于是他开始观察温度指示值，从室温开始每隔5℃记录一次装置上显示的电压值。请问这样的操作方式正确吗？请说明理由。 提示：不正确。由温度传感器显示的温度值在持续的加热过程中反映的只是电阻局部的温度，同时，温度传感器还有一个滞后效应，所以，此时温度显示值并不是电阻的平衡温度。 正确的操作方法是每个温度点的测量都必须单独设置，并且要等到温度显示值完全稳定才能记录电压显示值。 R1 G R2 R3 R4=Rx I3 R1 R2 R3 R4=Rx I1 Ig US U0 I2 D C B A I4 Rg