大学物理实验电桥的原理与应用.docVIP

惠斯登电桥（平衡电桥）测电阻的原理 加深学生对有关物理知识的理解,培养学生正确的科学实验习惯,提高学生的动手能力,观察分析能力和创新能力是大学物理实验的目的.学大学物理实验这门课程,是对个人能力的一种锻炼,它不但锻炼了我们的细心,耐心,而且使我养成了良好的学习习惯和严谨的学习态度.. 惠斯登电桥原理图1中，接通电源，调节电桥平衡，即调节电桥四个“臂”R1、R2、R3、Rx，当检流计G的指针指零，B、D两点电位相等，则有 式称为比率k。箱式惠斯登电桥的比率K有0.001，0.01，0.1，1, 10，100， 1000七档。根据待测电阻Rx大小选择K，调节R3使检流计G为零， 由Rx = KR3 求出待测电阻Rx值。 电流计G 的 B、D两点电位 (7--2) (7--3) 由上式看出，当R1R3 = R2Rx时，电流计G 的 B、D两点电位差Uo=0，电桥处于平衡，这就是惠斯登电桥。 二、 箱式惠斯登电桥的结构线路(以QJ23型箱式直流单臂电桥为例)图(a)? 分析箱式惠斯登电桥的结构线路.提示: 当比率转换开关K连接到0.001的挡位时, R1代表一只电阻的值， 而R2代表7只电阻串联值.在不同的挡位时,R1 R2所代表的电阻串联值.各不相同.Rx:被测电阻接线柱R3:由四个可变电阻箱串联组成.每个可变电阻箱的挡位X1Ω、X10Ω、X100Ω、X1000Ω构成.箱式惠斯登电桥的操作法1.检流计的指针作调零处理. 2.确定待测量电阻的大致数值,在Rx被测电阻接线柱间接上被测量电阻. 3.根据被测量电阻的大小值选定比率转换开关K连接的挡位. 4.测量时用跃接法按下B和G按钮(按下后立即 松开)，若指针偏向+方向.则增加R3的数值;若指针偏向-方向,则减小R3的数值,反复调节直至电桥平衡. 5.测量有感电阻(如电机、变压器等)时,应先接通B和后接通G按钮,断开时应先放开G再放开B. 6.使用完毕,必须断开B和G按钮,并且将检流计的联接片接在内接位置,也保护检流计. ????2．箱式惠斯登电桥的结构(以QJ23型箱式直流单臂电桥为例) 版面布置图. 图(B) 三、测量方法 在被测电阻位置接待测电阻Rx按惠斯登电桥的操作方法直接测量. 交换测量法: 当比率K不变,Rx和R3的位置相互交换,得到R`3= KRx , R`3是交换后电桥平衡的新值,将Rx=KR3和R`3=KRx两式整理得 得到的结果与比率K系统无关，说明此法可以抵消系统误差的影响. 惠斯登电桥原理在温度控制技术中的应用 惠斯登电桥原理的应用:惠斯登电桥可以测量电阻、电容、电感、温度、频率、及压力等许多物理量,同时广泛应用在自动控制技术中. 惠斯登电桥原理在温度控制技术中的应用若R1、R2、R3为固定电阻，Rx为热敏电阻,即随温度变化的电阻，Rx=R (t)。设室温t= t0时，Rx= Rx0，当温度t = t0+Δt时，Rx = Rx0+ΔRx，由（4-22-3）式求得电压Uo为： （7--4）? ?????在室温t0时要预调平衡，即调节R1、R2和R3，使R1R3=R2Rx0，则（4-22-4）式变为： ???????????????? （7--5） 若Rx电阻变化很小，ΔRx R1、R2、R3，则（4-22-5）式分母中ΔRx项可以略去，（7--5）式变为： （7--6） 这个电压Uo是温度升高引起的，可以用这个电压Uo去控制温度调控设备。 惠斯登电桥各桥臂之间的三种典型情况，下面分别进行分析讨论： 等臂电桥：R1=R2=R3=Rx0 ，（7--6）式变为： ? (7--7) 输出对称电桥（电流计端等臂），也称卧式电桥：当　R1=Rx0，R2=R3，且R1≠R3，（7--6）式变为： (7--8) 电源对称电桥（电源端等臂），也称为立式电桥：当　R1=R2，R3=R