1.3 直流单臂电桥测量电阻（课件）-《电气测量技术》同步精品课堂（高等教育出版社）

1.3 直流单臂电桥测量电阻 电气测量技术 高教版 同步精品课堂 1 学习目标 认识直流单臂电桥 探究直流单臂电桥测量电阻的工作原理 掌握并学会直流单臂电桥测量电阻时的注意事项 知识目标 能力目标 新知学习 一、识 — — 认识直流单臂电桥 电桥测量电阻 1 2 测量电阻的方法有很多，可以采用万用表直接测量，也可以利用欧姆定律间接 测量，但是对于某些特殊器件电阻的测量 3 需要对绕组的阻值 进行高精度测量，万用表的测量结果就显得不够精确，此时，使用较多的是比较测量 法，如用电桥测量。 例如，电动机定子、转子绕组，变压器各 侧、各相绕组等，为了检查出绕组内部导线的焊接质量，引线与绕组的焊接质量， 绕组所用导线的规格是否符合设计要求，内部绕组有无断裂等 新知学习 一、识 — — 认识直流单臂电桥 电桥测量电阻 4 5 电桥是用比较法测量电磁学物理量的基本测量仪器，可分为直流电桥和交流电 桥两大类。 6 可以根据被测阻值的大小选择合适的电桥进行测量。 交流电桥用于测量线圈的电感值和电容器的电容值，直流电桥用于测量 电阻。 新知学习 一、识 — — 认识直流单臂电桥 一般情况下，测量中等阻 值的电阻(1~10⁶Ω)要用直流单臂电桥(又称惠斯通电桥)进行测量； 测量阻值较小 的电阻(1Ω以下),一般采用双臂电桥(又称开尔文电桥),其测量灵敏度及精度都 很高； 测量更大阻值的电阻(10⁶Ω以上),一般采用阻值较大的电桥或兆欧表。 思考：如何正确使用直流单臂电桥或双臂电桥测出高精度阻值呢? 新知学习 一 、识 — — 认识直流单臂电桥 要求 常见的直流单臂电桥如图所示，以小组为单位，仔细观察直流单臂电桥，认识其外形及各部分结构含义，讨论交流，增强对直流单臂电桥的认识。 新知学习 一 、识 — — 认识直流单臂电桥 1.结构 以QJ23A型直流单臂电桥为例 ， 如图所示 。 新知学习 一 、识 — — 认识直流单臂电桥 2. 技术参数 QJ23A 型直流单臂电桥的技术参数见表。 比率臂 实际测量范围 有效量程 精度等级 被测值 0.001 0.001~9.9990 1~9.999 Ω 2% 个位 0.01 0.01~99.990 10~99.990 0.2% 十位 0.1 0.1~999.90 10²~999.90 0.2% 百位   1~99990 10³~99990 0.2% 千位 10 10~999900 10⁴~99990 Ω 0.5% 万位 100 100~9999000 10³~999900 Ω 0.5% 十万位 1000 1000~99990000 10⁶~9999000 Q 0.5% 百万位 新知学习 一 、识 — — 认识直流单臂电桥 2. 技术参数 QJ23A 型直流单臂电桥的技术参数见表。 测量时要根据待测电阻的大小，选择合适的倍率，务必使电桥的四个比较臂旋钮都用上，使测量结果有4位有效数字，以减小误差，故有效量程小于实际测量范围。 新知学习 二 、探——探究直流单臂电桥测量电阻的工作原理 要求 以小组为单位，参照图,分析直流单臂电桥的结构特点，了解直流单臂电桥的工作原理。 新知学习 二 、探——探究直流单臂电桥测量电阻的工作原理 从图可以看出，检流计像“桥”一样架于 BD 之间，故称为电桥。其中，R₁ 、R₂ 、R、R, 称为四 个桥臂；R、R₂称为比例臂，R₅为比较臂，R 为待测臂。 当电路闭合，BD 两点电位相等时，灵敏电流计 G 中无电流通过，指针不偏转，称为电桥平衡，否则 电桥不平衡。 新知学习 二 、探——探究直流单臂电桥测量电阻的工作原理 当电桥平衡时，由电路结构关系可得 则所测得电阻的阻值为 称为比率臂，用C 表示。 R₂R=R₁Rs 新知学习 由电桥原理图可知：被测电阻=比率臂×比较臂，测量时先确定比率臂C, 然后调节比较臂R,使电桥平衡，由公式R=CR, 得到测量结果。 二 、探——探究直流单臂电桥测量电阻的工作原理 新知学习 三 、做 — — 使用直流单臂电桥测量电阻 要求 以小组为单位，参照表,使用直流单臂电桥测量待测电阻的阻值，并在小组间交流展示，比较所测结果的精确度，注意在测量过程中培养精益求精的精神。 调节检流计调零旋钮把指针调到零位 新知学习 三 、做 — — 使用直流单臂电桥测量电阻 将被测电阻接于R位置 先用万用表估测待测电阻的大小， 然后把被测电阻接于R位置。 要求用较粗较短的连接导线，并将漆膜刮净，接头拧紧，避免采用线夹。 因为接头接触不良将使电桥的平衡不 稳定，严重时可能损坏检流计 新知学习 三 、做 — — 使用直流单臂电桥测量电阻 选择比率臂和比较臂 根据估测值，选择适当的比率臂和 比较臂，使比较臂的四个挡位都能被 充分利用。这样容易把电桥调到平衡，并能保证测量结果具有4位有效 数字 新知学习 三 、做 — — 使用直流单臂电桥测量电阻 调整检测 先按下电源按钮B,再按下检流计 按钮G。 根据指针摆动情况，调整比较臂电 阻至检流计指向零位，使电桥平衡。 若指针向“+”方向偏摆，则需增加比较 臂电阻，若指针向“-”方向偏摆，则需 减小比较臂电阻 新知学习 三 、做 — — 使用直流单臂电桥测量电阻 读数 测量完毕后，先松开检流计按钮G 再松开电源按钮B,否则将造成检流 计的损坏，然后读数。 读数方法：被测电阻=比率臂×比 较臂。 图所示，比率臂为1,比较臂为2×1000+2×100+0×10+0×1=2200,所以所测阻值为2200 Ω 新知学习 三 、做 — — 使用直流单臂电桥测量电阻 拆除线路 读数完毕，拆除测试线路，锁上检流计锁扣(将“内接”接线柱短路，以防搬 动过程中损坏检流计) 新知学习 三 、做 — — 使用直流单臂电桥测量电阻 直流单臂电桥测量电阻时的注意事项： ① 在不能预估被测阻值大小时，应先用万用表初步测量被测电阻，再使用 直流单臂电桥精确测量。 ② 在预设比较臂时，除正常预设阻值外，其他的比较臂挡位必须调至零 位，以提高测量速度。 ③ 测量导线应紧固连接，以免接触电阻过大引起测量误差。 新知学习 三 、做 — — 使用直流单臂电桥测量电阻 由于电桥采用待测电阻与标准电阻相比较的方法，而制造较高精度的标准电阻 并不困难。 同时，灵敏检流计只用来判断有无电流，只要有足够的灵敏度即可，不存在接入误差。 因此，用电桥测电阻准确度高，这是电桥测电阻的主要优点。 02 01 03 1.电桥仪器主要分为哪两大类？ A. 直流电桥和交流电桥 B. 单臂电桥和双臂电桥 C. 惠斯通电桥和凯尔文电桥 D. 电阻电桥和阻抗电桥 课堂练习 答案：A 2.在通常温度下，多数纯金属的电阻其阻值的大小随温度的变化呈何种关系？ A. 非线性关系 B. 线性关系 C. 无关 D. 反比关系 课堂练习 答案：B 3康铜、锰钢等合金电阻几乎不随温度变化，利用合金的这一性质，可制成何种电阻？ A. 标准电阻 B. 精密电阻 C. 特殊电阻 D. 温度补偿电阻 课堂练习 答案：A 4.使用箱式QJ24型直流单臂电桥测量一个阻值约为120欧姆的中值电阻，调节平衡后电桥示值为1215，则选择的测量比率是0.1，电阻的测量结果为多少？ A. 12.15Ω B. 121.5Ω C. 1.215kΩ D. 1215Ω 课堂练习 答案：B 5.用QJ24箱式电桥测电阻温度特性，调节电桥平衡要迅速，电桥平衡时应首先读取什么？ A. 电桥的示值 B. 温度计的读数 C. 电源电压 D. 比较臂的数值 课堂练习 答案：B 6.为什么要先粗测待测电阻的阻值后再接入电桥测量？ 课堂练习 答案：为了选择合适的比率，使接通电源和检流计按钮后，检流计指针在量程内接近指零，从而保护检流计不被过电流冲击。 7.在铜电阻的R-t曲线图中，其截距的物理意义是什么？ 课堂练习 答案：铜电阻的R-t曲线图中，其截距的物理意义是铜电阻处于0℃时的电阻值。 8.本实验在某一温度点上调节电桥平衡后，为什么要求先读温度后读电桥示值？ 课堂练习 答案：因为待测电阻的阻值与所处的温度环境是动态对应的，调节电桥平衡时的电桥示值，对应于电桥平衡时的某一温度点，此温度点与电桥平衡时待测电阻的阻值相对应。由于实验条件待测电阻所处的温度环境不能达到稳定的热平衡，温度的变化会使电桥随时失衡，因此要先读温度后读电桥示值。 课堂小结 1、直流单臂电桥的工作原理是什么？ 2、为什么要先粗测待测电阻的阻值后再接入电桥测量？ 3、直流单臂电桥的灵敏度如何影响测量结果？ 作业布置 感谢观看 $$