用惠斯通电桥测电阻

7. 常识介绍
(1) 电桥电路
电桥电路是电学中一种很基本的电路连接方式,应用非常广泛.这种电路的特点是把四个电学元件(可以是电阻,也可以是电容、电感,甚至非线性元件,称为“桥臂”)连接成四边形,在它的一条对角线A、C上连接电源,而在另一条对角线B、D上接检测器,用来比较B、D两点电势是否相同.所谓“桥”,指的就是B、D两点之间的电流通路.
电桥按所接的电源是直流还是交流而分为直流电桥和交流电桥两大类.直流电桥的四个
桥臂都是纯电阻元件,探测器一般用灵敏检流计.惠斯通电桥是典型的直流电桥,早在1833年就有人提出基本的电桥网络,十年之后,英国人惠斯通利用它精确测量电阻,故得名.交流电桥用交流电源(市电、信号发生器等)供电,桥臂可以是电容、电感以及它们的组合,探测器不能再用检流计,通常用耳机,示波器、振动式灵敏电流计或其他整流型交流放大器.由于交流电桥的桥臂特性变化繁多,因而使用范围更为广泛：它可以用来测量电容、电感、两线圈的互感以及耦合系数、磁性材料的磁导率、饱和特性、电容器的介质损耗等.当电桥的平衡条件与频率有关时,还可用来测量频率或者液体的电量.
(2) 检流计
检流计是一种重要的电学测量仪器,它除了用于测量微小电流或微小电压外,还常用于电位差计、电桥等仪器中作为探知等电位点的指零仪表.根据灵敏度的高低(或电流常数的大小),检流计大致可分为指针式和光点式两类.在实际测量中如果要求灵敏度不太高的情况下可以用指针式检流计,它的分度值一般为1.1×10-6A／格左右,如果要求灵敏度比较高时,可以用光点式检流计,它的分度值小于5×10-9A／格,以下主要介绍指针式检流计.
AC5型直流指针式检流计属于便携型磁电式结构,其可活动部分固定在张丝上面,因此,使用时需要水平放置.如果仪器略有倾斜对测量影响不大.为了使检流计的测量机构不受外界污垢或其他杂质的影响,把检流计的全部测量机构装在胶木外壳里,并且密封严密,起到了很好的保护作用.
AC5型直流指针式检流计面板如图5.6-4所示,它的内部测量机构为磁电系统,测量工作原理为,当线圈内通入微小的电流时,由于带有电流的线圈是位于永久磁铁的磁场中,所以带有电流的线圈与磁铁的磁场相互作用产生转动力矩,使指针偏转,检流计的反作用力矩由起导电作用的张丝产生.
检流计的活动部分用短路阻尼的方法制动,这样可防止可动部分、张丝等机械振动而引起的变形,当小旋钮移向红色圆点位置时,线圈即被短路,从面板上可看出有一个零点调节旋钮,此旋钮当指针不指零点时,可很方便地将其调到零点.标出“+、—”的是两个接线柱,另外还有“电计”及“短路”两个按钮,在测量中电计按钮按下,检流计即被接入电路,如需将检流计长期接入电路时,可将电计按钮按下,并转一角度即可.若在使用过程中检流计指针不停地摆动时,将短路按钮按一下,指针便立即停止摆动,使用起来特别方便灵敏.
8. 思考题
(1) 电桥由哪几部分组成? 电桥平衡的条件是什么?
(2) 用滑线式惠斯通电桥测电阻时,电桥的平衡条件是什么? 滑键D在什么位置时,测量结果的相对误差最小?
(3) 用滑线式惠斯通电桥测电阻时,把R0和RX交换位置后,待测电阻RX的计算公式与交换前的计算公式有何不同?
(4) 若待测电阻RX的一个接头接触不良,电桥能否调至平衡?
(5) 用QJ24型直流单臂电桥测电阻时,确定比率臂旋钮指示值的原则是什么? 如果一个待测电阻的大概数值为35kΩ,比率臂旋钮的指示值应为多少?