大学物理实验：非平衡电桥.pptVIP

宝山壁画 宝山壁画是引人注目的昂贵文物。此壁画发现于阿鲁科尔沁旗东沙布乡境内。1994年列为“全国十大考古新发现”之一。宝山壁画中最引人注目的是《杨贵妃教鹦鹉图》。该画高0.7米、宽2.3米，用于笔重彩绘制，最突出的表现了 晚唐风格。唐代擅长绘贵妇仕女的大师周昉绘制了《杨贵妃教鹦鹉图》，不仅享誉中原，而且还影响全国各地。发现于阿旗宝山古墓里的这幅画，就是契丹人聘请中原画家按照周氏风格绘制的， 技法深得周氏画风的真传。在唐人真迹稀如星风的今天，能够从中完整了解唐代人物画的杰出成就，堪称美术史研究的辛事。这幅壁画现今保存在阿鲁科尔沁旗博物馆，历经千年，恍如新绘，是该馆的镇馆之宝。 欢迎大家观看！ * * 非平衡直流电桥 ? 电磁学系列 4 浙江大学物理实验中心 直流电桥测量准确，灵敏度高，具有重要的应用价值。按使用的方式可分为平衡电桥和非平衡电桥。 平衡电桥是通过平衡调节，把待测电阻与标准电阻进行比较直接得到待测电阻值。如惠斯顿电桥。然平衡电桥只能用于测量具有相对稳定状态的物理量。但实际工程上和科学实验中，物理量往往是连续变化的，这些量只能采用非平衡电桥才能测量。它直接测量电桥输出的电压与电流的变化，通过必要的运算处理最终得到电阻值。若在电桥后连接计算机，对电桥输出进行采样处理即可迅速得到实验的数据与结果。 一、实 验 原 理 非平衡电桥原理如图1所示： 在 B、D之间接一 负载电阻Rg，只要测 量电桥输出Vg、Ig， 即可得到RX值。 图 1 R3 R4=Rx R1 R2 US C A D B I2 I1 I4 I3 Ig Rg Ug 1、电桥分类 （1）等臂电桥：R1=R2=R3=R4 （2）输出对称电桥，也称卧式电桥： R1=R4=R， R2=R3=R’ ，且R?R’ （3）电源对称电桥，也称为立式电 桥：R1 =R2=R’ R3=R4=R，且R?R’ 。 2、输出电压 当负载电阻Rg??时，Ig=0，仅有电压输出，用U0表示。 当R1?R2= R4?R3时，则电桥输出电压U0=0，此时电桥处于平衡 状态。为了测量的准确性，在测量的起始点，电桥必须调至 平衡，称为预调平衡。这样可使输出只与某一臂的电阻变化 有关。 若R1、R2、R3固定，R4为温度之函数Rt=R(t)=Rx，则当温 度从t0?t0+?t时，R4?R4+?R，若电阻变化很小，即?R??Ri （Ri是电压输出端指向电路内部的输入阻抗），则输出电压为： 此时可得三种桥式的输出为 （1）等臂电桥 （2）卧式电桥 （3）立式电桥 测量得到电压输出后，通过上述公式运算得到 ?R(t)/R或 ?R(t)，从而求得R(t)=R+ ?R(t)。 等臂电桥、卧式电桥输出电压比立式电桥高，因此灵敏度也高，但立式电桥测量范围大。 3、输出功率 当负载电阻Rg较小时，则电桥不仅有电压输出 Ug，也有电流Ig，也就是说有功率输出，此种电桥也 称为功率桥。有必要求出Ig和Ug。当R1/R2=R3/R4时， 功率桥达到平衡。当电桥的负载电阻Rg等于输出电抗 （电路内阻）即阻抗匹配时 则电桥输出功率最大。此时电桥输出电流为： 输出电压为： 当桥臂R4的电阻有增量?R4时，我们可以得三种 桥式的电流、电压和功率变化。测量时都需要预调平 衡，平衡时之Ig、Vg、Pg均为0，（电流、电压、功 率变化都是相对于平衡状态时讲的）。 当电阻增量?R较小时，即满足?RRi 时，则不同桥 式的三组公式分别为： （1）等臂电桥 （2）卧式电桥 （3）立式电桥 由以上公式可知，当?RRi 时，三种桥式的电 流、电压变化均与电阻变化率成线性比例。这对于测 量处理十分方便。 测量得到?Ig 和?Ug 后，再通过上述相关公式运 算得到相应的?Ri（t）和?Ru（t），然后运用公式 得到?R（t）后，同理可得到R（t）=R+ ?R（t），若 采用功率表达式，则可直接运算得到?R（t）。如果 先计算得到?Pg，则可直接从?Pg得到?R（t）。 二、实 验 仪 器 （一）FQJ-1型非平衡直流电桥  FQJ-1型非平 衡直流电桥包含一 个简易的惠斯顿电 桥和一个非平衡电 桥。平衡电桥及 其比率K值和非平 衡电桥及其电压输 出或功率输出，均可以通过功能转换开关来实现。 R1 R2 R3 R4 Rg mA μA mv G B 平衡电桥测量盘 平 衡 非平衡 ×100 ×10 ×1 ×0.1 k A ：FQJ-1型非平衡直流电桥表面结构 平衡电桥 转