直流單臂電橋的使用與分析

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1、模塊2直流單臂電橋的使用與分析一、教學目標終極教學目標：熟悉直流單臂電橋測量電阻的操作步驟，分析其工作原理。促成教學目標：熟練掌握歐姆定律的應(yīng)用理解電阻的串、并聯(lián)特性掌握電阻混聯(lián)電路的分析和計算過程動手采用直流單臂電橋測量電阻，理解其工作原理二、工作任務(wù)能采用直流單臂電橋測量電阻，當直流單臂電橋檢流計指示值為零的時候，計算各電阻中電流的大小。三.實踐知識:直流單臂電橋電阻元件是直流電路中最重要的元件之一，有關(guān)電阻值的測量方法也多種多樣。通常最普遍的方法是直接采用萬用表來測量，只不過測量的結(jié)果誤差較大；實驗室里往往采用伏安

2、法來測量，步驟比較煩瑣；要想精確的測量電阻阻值，直流電橋是最佳的測量儀表。直流電橋按其功能可分為直流單臂電橋和直流雙臂電橋，其中直流單臂電橋主要適合精確測量1Ω以上的電阻，所以使用比較廣泛。1.直流單臂電橋簡易原理圖圖1-24是直流單臂電橋簡易原理圖，當電橋檢流計指示值為零的時候，才可以進行讀數(shù)。圖1-24直流單臂電橋簡易原理圖2.直流單臂電橋外殼上的部件1)檢流計指針:當有電流流過檢流計時,指針會發(fā)生偏轉(zhuǎn),流過電流的方向不同,指針偏轉(zhuǎn)的方向也不同。2)比例臂旋鈕、比較臂旋鈕：分別連接R1以及R2、R3電阻（實際電路中電

3、阻有多組），通過調(diào)節(jié)旋鈕可以選擇相應(yīng)的電阻與之相連接，最后的Rx讀數(shù)為比例臂和比較臂讀數(shù)的乘積。調(diào)零器：用以測量前的指針調(diào)零工作。必須先將檢流計鎖扣打開，才能進行調(diào)零。Rx接線柱：用以接被測電阻。檢流計連接片：通常放在“外接”位置。為提高在高阻值測量中的精度，需外接高靈敏度檢流計時，應(yīng)將連接片放在“內(nèi)接”位置，外接檢流計接在“外接”兩端鈕上。檢流計按鈕開關(guān)“G”和電源開關(guān)“B”：旋轉(zhuǎn)90°可鎖住，測量過程中調(diào)平衡時按下按鈕“B”然后輕按檢流計按鈕“G”；在測量具有電感的元件（如線圈）完畢時，需先松開檢流計按鈕，后松開電源

4、按鈕。圖1-25直流單臂電橋外形圖3.直流單臂電橋測量過程1)將被測電阻接入“Rx”接線柱兩端。估計被測電阻值，選擇比例臂的適當數(shù)值。檢查無誤后，先按下電源開關(guān)“B”,再按下檢流計按鈕開關(guān)“G”,（按鈕開關(guān)“B”“G”旋轉(zhuǎn)90°可鎖?。?，調(diào)節(jié)比較臂的四支旋鈕，使檢流計指針指“零”。此時電橋平衡，被測電阻值等于：比例臂讀數(shù)乘比較臂讀數(shù)（歐姆）。2)如無法估計被測電阻值，一般將比例臂放在1檔，比較臂放在1000歐上，按下“B”按鈕，然后輕按“G”按鈕后即松開，如檢流計指針晃向“＋”的一邊，說明被測電阻大于1000歐，可把比例

5、臂放在10檔，再次接下“B”、“G”按鈕，如果指針仍在“＋”邊，可把比例臂放在100檔。如果開始時指針晃向“－”邊，則說明被測電阻小于1000歐，可把比例臂放在0.1檔或0.01檔上。如此，可得Rx的大約數(shù)值然后選定倍率，調(diào)節(jié)四個比較臂讀數(shù)盤，使檢流計平衡。4.直流單臂電橋使用注意事項:1)使用前先把檢流計鎖扣或短路開關(guān)打開，并調(diào)節(jié)調(diào)零器使指針或光點置于零位。2)Rx接好后，先估計一下被測量的電阻阻值范圍，選擇合適的R2/R3比率，以保證比較臂R4的四檔電阻都能充分使用。例如：Rx為幾個歐姆時，應(yīng)選比率為0.001。3)

6、電源和檢流計按鈕的使用：測量時先按“電源”按鈕，再按“檢流計”按鈕。選定倍率后,若檢流計指針向“＋”偏轉(zhuǎn)，說明R4電阻小了，應(yīng)增加比較臂R4數(shù)值。反之，指針若向“—”偏轉(zhuǎn)，則應(yīng)減小R4數(shù)值。測量完畢，先松開檢流計按鈕，后松開電源按鈕。特別是在測量具有電感的元件（如線圈）一定要遵守上述操作順序，否則將有很大的自感電動勢作用于檢流計，造成檢流計損壞。4)在電橋調(diào)平衡過程中，不要把檢流計按鈕按死，應(yīng)是每改變一次比較臂電阻，按一次按鈕測量一次，直至檢流計偏轉(zhuǎn)較小時，再按死檢流計按鈕。5)測量結(jié)束不再使用時，應(yīng)將檢流計的鎖扣鎖上。

7、問題:為什么直流單臂電橋這種橋式結(jié)構(gòu)可以測量Rx阻值呢，它的工作原理是怎樣的？這就需要我們討論一下電阻的串并聯(lián)問題。四.理論知識1.電阻的串并聯(lián)1)電阻串聯(lián)電路設(shè)電壓、電流參考方向關(guān)聯(lián)，則A.電流：各電阻順序連接，各電阻中流過的電流相同；B.電壓：電路的總電壓等于各串聯(lián)電阻的電壓之和，即：C.等效電阻：電阻串聯(lián)，其等效電阻等于各分電阻之和；等效電阻大于任意一個串聯(lián)的分電阻。即:D.分壓：若已知串聯(lián)電阻兩端的總電壓，求各分電阻上的電壓稱分壓。電阻串聯(lián)，各分電阻上的電壓與電阻值成正比，電阻值大者分得的電壓大。因此串聯(lián)電阻電路

8、可作分壓電路。E.功率：電阻串連時，各電阻消耗的功率與電阻大小成正比，即電阻值大者消耗的功率大；等效電阻消耗的功率等于各串連電阻消耗功率的總和。2）電阻的并聯(lián)設(shè)電壓、電流參考方向關(guān)聯(lián)，則A.電壓:各電阻并聯(lián)連接，各電阻中兩端的電壓相同；B.電流:電路的總電流等于各并聯(lián)電阻的電流之和；(G=1/R為電導(dǎo))C.等效電阻: