直流双臂电桥工作原理

直流双臂电桥的工作原理 直流双臂电桥又叫凯尔文电桥，其工作原理电路如图 1 所示，图中 Rx 是被测电阻，Rn 是比较用的可调电阻。Rx 和 Rn 各有两对端钮，C1 和 C2、Cn1 和 On2是它们的电流端钮，P1 和 P2、Pn1 和 Pn2 是它们的电位端钮。接线时必须使被测电阻 Rx 只在电位端钮 P1 和 P2 之间，而电流端钮在电位端钮的外侧，否则就不能排除和减少接线电阻与接触电阻对测量结果的影响。比较用可调电阻的电流端钮 Cn2 与被测电阻的电流端钮 C2 用电阻为 r 的粗导线连接起来。R1、R1'、R2 和 R2'是桥臂电阻，其阻值均在 lOΩ 以上。在结构上把 R1 和 R'1以及 R2 和 R2'做成同轴调节电阻，以便改变 R1 或 R2'的同时，R1'和 R2'也会随之变化，并能始终保持 测量时接上 RX 调节各桥臂电阻使电桥平衡。此时，因为 Ig＝0，可得到被测电阻 Rx 为 图 1 直流双臂电桥工作原理电路 可见，被测电阻 Rx 仅决定于桥臂电阻 Rz 和 R1 的比值及比较用可调电阻 Rn而与粗导线电阻 r 无关。比值 R2/R1 称为直流双臂电桥的倍率。所以电桥平衡时 被测电阻值=倍率读数×比较用可调电阻读数 因此，为了保证测量的准确性，连接 Rx 和 Rn 电流端钮的导线应尽量选用导电性能良好且短而粗的导线。 只要能保证，R1、R1'、R2 和 R2'均大于 1OΩ，r 又很小，且接线正确，直流双臂电桥就可较好地消除或减小接线电阻与接触电阻的影响。因此，用直流双臂电桥测量小电阻时，能得到较准确的测量结果。实验简介电阻根据阻值大小可分为高电阻(100K以上)、中电阻(1～100K ) 和低电阻(1以下)三种。一般说导线本身以及和接点处引起的电路中附加电阻约为>，这样在测低电阻时就不能把它忽略掉。对惠斯通电桥加以改进而成的双臂电桥(又称开尔文电桥)消除了附加电阻的影响，适用于 10-5~102 电阻的测量。本实验要求在掌握双臂电桥工作原理的基础上，用双臂电桥测金属材料的电阻率。 实验原理我们考察接线电阻和接触电阻是怎样对低值电阻测量结果产生影响的。例如用安培表和毫伏表按欧姆定律 R＝V／I 测量电阻 Rx，电路图如图 1 所示，考虑到电流表、毫伏表与测量电阻的接触电阻后，等效电路图如图 2 所示。由于毫伏表内阻 Rg 远大于接触电阻 Ri3和 Ri4,因此他们对于毫伏表的测量影响可忽略不计，此时根据欧姆定律 R＝V／I 得到的电阻是（Rx+ Ri1+ Ri2）。当待测电阻 Rx 小于...