实验目的1、掌握惠斯通电桥检测阻值的原理及操作方式,理解双臂电桥测内阻的“三端”法接线的意义;2、掌握开尔文电桥检测内阻的原理及操作技巧;3、熟悉综合性电桥仪的使用方式及电桥百分比和百分比内阻的选择原则。实验原理内阻是电路的基本器件之一,内阻的检测是基本的电学检测。用伏安法检测内阻,尽管原理简单,但有系统偏差。在须要精确检测电阻时,必须用惠斯通电桥,惠斯通电桥适合于检测中值内阻(1~10所示。标准内阻R0、R1、R2待测内阻RX连成四边形,每一条边称为电桥的一个臂。在对角A之间接检流计G。因而电桥由个臂、电源和检流计三部份组成。当开关KEKG接通后,各条大道中均有电压通过,检流计大道起了沟通ABC和ADC两条大道的作用,好像一座“桥”一样,故称为“电桥”。适当调节R0、R1R2的大小,可以使桥上没有电压通过,即通过检流计的电压IG0,这时,B、D两点的电势相等。电桥的这些状态称为平衡状。6-l惠斯通电桥原理图态。这时之间的电势差等于A、D之间的电势差,B、C之间的电势差等于D、C之间的电势差。设ABC大道和ADC大道中的电压分别为I1和I2,由欧姆定理得两式相除,得即待测内阻RX等于R1R0的乘积。
一般将R1R2称为百分比臂,将R0为比较臂。2.双电桥测低内阻的原理单电桥测几欧姆的低内阻时电桥法测电阻,因为引线内阻和接触内阻10-2~10-4),早已不可忽视电桥法测电阻,造成检测值偏差较大。改进办法是将其中的低阻值桥臂改为四端接法,并增接一对高内阻(如图2)。改用四线接法后的等效电路为图3。r1,r2串联在电源回路中,其影响可忽视。r3,r4接高内阻,其影响也可忽视。实际的电路如图2。由电路多项式解得数据表格:1、单电桥测内阻数据记录检测对象单内阻1单内阻2并联内阻串联内阻倍率C1.001.001.001.0075.7973.8337.89149.3775.7973.8337.89149.370.10.10.020.1数据处理;数据处理:检测四种方式的接入内阻的仪器偏差:仪器偏差的估算公式为:单内阻1:Δ仪=1*(0.05%*75.59+0.2%*75.59)=0.189;单内阻2:Δ仪=1*(0.05%*73.83+0.2%*73.83)=0.184;串联内阻:Δ仪=1*(0.05%*37.89+0.2%*37.89)=0.095;并联内阻:Δ仪=1*(0.05%*149.37+0.2%*149.37)=0.448;估算出相对不确定度:合成不确定度的估算公式为:相对不确定度估算公式为:则各内阻相对不确定度为:单内阻1:单内阻2:串联内阻:并联内阻:检测结果为:所以得到下表:检测值单内阻1单内阻2串联内阻并联内阻不确定度0.1890.1840.0950.448相对不确定度0.25%0.25%0.25%0.30%检测结果75.590.18973.830.18437.890..370.448偏差剖析:电桥灵敏度与检流计灵敏度成反比,检流计灵敏度越高电桥的灵敏度也越高。电桥的灵敏度与电源电流E成反比,为了提升电桥灵敏度可适当提升电源电流。电桥灵敏度随着四个桥臂上的内阻值的减小而降低。随着的减小而降低。臂上的内阻值选得过大,将大大增加其灵敏度,臂上的阻值值相差太大,也会增加其灵敏度。还有一些也会导致实验偏差,例如:电源电流不太稳定;导线内阻不能完全忽视;检流计没有调好零点;检流计灵敏度不够高。