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

1.4 直流双臂电桥测量电阻 电气测量技术 高教版 同步精品课堂 1 学习目标 认识直流双臂电桥 探究直流双臂电桥测量电阻的工作原理 掌握并学会使用直流双臂电桥测量电阻 知识目标 能力目标 新知学习 一 、识 — — 认识直流双臂电桥 要求：常见的直流双臂电桥如图所示，以小组为单位，仔细观察直流双臂电 桥，认识其外形与结构，读懂其参数含义。 新知学习 一 、识 — — 认识直流双臂电桥 1.结构 以 QJ44 型直流双臂电桥为例 新知学习 一 、识 — — 认识直流双臂电桥 2.直流双臂电桥的倍率选用方法 在测量时，可预估被测电阻的阻值大小，参照表选择适当的倍率。 倍率 被测电阻的阻值范围/0 ×100 1.1~11 x10 0.11~1.1 ×1 0.011~0.11 ×0.1 0.0011~0.011 ×0.01 0.00001~0.0011 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 3.直流双臂电桥的读数方法 直流双臂电桥的读数方法是： 被测电阻的阻值=倍率读数×(步进读数+滑线转盘读数),单位为Ω。 新知学习 二 、探 — — 探究直流双臂电桥测量电阻的工作原理 要求 以小组为单位，参照图,探究直流双臂电桥的结构特点，了解直流双臂电桥的工作原理。 新知学习 二 、探 — — 探究直流双臂电桥测量电阻的工作原理 要求 以小组为单位，参照图,探究直流双臂电桥的结构特点，了解直流双臂电桥的工作原理。 新知学习 二 、探 — — 探究直流双臂电桥测量电阻的工作原理 研究利用直流双臂电桥测量小电阻遇到的困难，可以发现引起测量误差较大的 原因是引线电阻和连接点处的接触电阻。这些电阻的阻值可能远大于被测电阻的 阻值。 新知学习 二 、探 — — 探究直流双臂电桥测量电阻的工作原理 1.电阻的四端接法 图中C1 、C2是电流端，通常接电源回路，从而将这两端的引线电阻和接 触电阻折合到电源回路的其他串联电阻中；P1 、P2是电压端，通常接测量电压用的 高电阻回路或电流为零的补偿回路，从而使这两端的引线电阻和接触电阻对测量的 影响大为减少，采用这种接法的电阻称为四端电阻。 新知学习 二 、探 — — 探究直流双臂电桥测量电阻的工作原理 2.QJ44 型直流双臂电桥的工作原理 QJ44型直流双臂电桥原理图如图所示。 新知学习 二 、探 — — 探究直流双臂电桥测量电阻的工作原理 2.QJ44 型直流双臂电桥的工作原理 待测电阻R 和比较用的标准低电阻Rn均采用四端接法。 从电桥中看出，当 桥臂电阻取值较大(大于10 Ω)时，与它们对应的导线电阻与接触电阻都可以忽 略不计。 由于待测电阻R、和标准低电阻R、的电压端P1、P1'、P2、P2'的附加电 阻和高阻值桥臂串联，其影响就大大减少； 新知学习 二 、探 — — 探究直流双臂电桥测量电阻的工作原理 2.QJ44 型直流双臂电桥的工作原理 两个靠外侧的电流端C1 、C1'的附加电 阻串联在电源回路中，对电桥没有影响； 两个内侧的电流端C2 、C2'的附加电阻和 引线电阻总和为r,只要适当调节R₁、R₂、R₃、R₄的阻值，就可以消除r对测量结果 的影响。 调节电阻R₁、R₂、R₃、R₄,使流过检流计G 的电流为零，电桥达到平衡 新知学习 二 、探 — — 探究直流双臂电桥测量电阻的工作原理 根据基尔霍夫定律得到以下三个回路方程 I₁R₁=I₃Rn+I₂R₂ I₁R₃=I₂R₄+I₃R I₂(R₂+R₄)=(I₃-I₂)r 将上面三式联解，再消去I₁ 、I₂ 、I₃,可得 新知学习 二 、探 — — 探究直流双臂电桥测量电阻的工作原理 双臂电桥的平衡条件，可见r对测量结果是有影响的。为了使待 测电阻R、的值便于计算及消除r 对测量结果的影响，可以设法使式(1-1)的第二项 为零。通常把双臂电桥做成同轴联动式，使得在调整平衡时R、R₂ 、R₃和 R₄同时改 变，始终保持成比例，即 在此情况下，不管r 多大，式(1-1)的第二项总为零。于是平衡条件简化为 新知学习 三 、做——使用直流双臂电桥测量电阻 要 求 以小组为单位，参照表,使用直流双臂电桥测量待测电阻的阻值，并在小 组间交流展示，比较所测结果的精准度，注意在测量过程中培养精益求精的精神。 首先将B1开关置于“通”的 位置，然后将电源线接好，注意 极性不要接错 新知学习 三 、做——使用直流双臂电桥测量电阻 接电阻 用四端接法，将待测电阻接 入C2、P2、P1、C1之间，注意电 源端和电流端不要接错 新知学习 三 、做——使用直流双臂电桥测量电阻 调零 打开电源开关，将灵敏度旋 钮逆时针转到底，使灵敏度最 低。调节检流计调零旋钮把指 针调到零位置，完成对电桥的 调零 新知学习 三 、做——使用直流双臂电桥测量电阻 调整电桥 平衡 选择合适的倍率挡位和步进 挡位，先按下按钮B再按下按钮G,观察检流计指针的偏转情况，并同时调节滑线盘，使检 流计指针指零，完成初步调节。 旋转灵敏度旋钮，将灵敏度 顺时针调到最高位置，再微调 滑线盘使检流计指针指向零位 置，电桥平衡，调整结束 新知学习 三 、做——使用直流双臂电桥测量电阻 读数 测量完毕后，先松开检流计 按钮G再松开电源按钮B,然后读数 读数方法为被测电阻的阻值=倍率读数x(步进读数+滑线 转盘读数),单位为Ω。 如右图所示，读数为10× (0.07+0.00924),所以被测电 阻的阻值为0.79240 新知学习 三 、做——使用直流双臂电桥测量电阻 1.直流双臂电桥的合适倍率 如图所示，如果选择“×100”倍率，检流计指针左偏，偏转幅度很大，如果选择“×10”倍率，检流计指针右偏，偏转幅度较小，所以选择“×10”倍率为合适倍率。 新知学习 三 、做——使用直流双臂电桥测量电阻 2.直流双臂电桥测量电阻时的注意事项 ① 在测量直流电阻时，应先按下按钮B,再按下按钮G, 断开时，应先断按钮 G, 后断开按钮B。 ② 在测量时，为了测试数据精确，应将电位接线和电流接线分开接，电位接 线应靠近被测电阻。 新知学习 三 、做——使用直流双臂电桥测量电阻 2.直流双臂电桥测量电阻时的注意事项 ③ 在测量0.1 Ω以下阻值电阻时，按钮B 应间歇使用。 ④ 在测量阻值在0 . 1Ω以下的电阻时，Cl、P1、P2、C2 接线柱到被测电阻之间的连接导线阻值为0 . 005~0 . 01 Ω;测量其他阻值的电阻时，连接导线阻值可不大于0 . 05 Ω。 ⑤ 电桥使用完毕后，按钮B与按钮G应断开，开关B1 应扳向“断”位。 新知学习 四 、修——直流双臂电桥的维护与保养 ② 电桥存放环境温度应在+5~+45℃,相对湿度应小于30%,室内空气中不应 含有能腐蚀仪器的气体和有害杂质。 ④ 电桥在使用中，如发现检流计灵敏度显著下降，可能因电池用尽引起，应更 换新的电池。 ③ 电 桥 应 保 持 清 洁 ， 并 避 免 直 接 曝 晒 和 剧 烈 振 动 。 ① 如电桥长期搁置不用，应将电池取出，否则在接触处可能产生氧化，造成接 触不良。为使接触良好，再涂上一薄层无酸性凡士林，予以保护。 01 02 03 04 1.直流双臂电桥主要用于测量哪种电阻值的元件？ A. 高值电阻 B. 中值电阻 C. 低值电阻 D. 超高值电阻 课堂练习 答案：C 解析：直流双臂电桥特别适用于测量低值电阻，通常用于测量小于1欧姆的电阻。 2.在直流双臂电桥中，哪个组件用于检测电路是否平衡？ A. 电源 B. 检流计 C. 电阻箱 D. 标准电阻 课堂练习 答案：B 解析：检流计用于检测电桥的平衡状态，如果电桥平衡，则检流计中没有电流流过。 3.直流双臂电桥的灵敏度通常比单臂电桥： A. 低 B. 相同 C. 高 D. 无法比较 课堂练习 答案：C 解析：双臂电桥的设计可以提高测量的灵敏度，因为它减少了导线电阻对测量结果的影响。 4.使用直流双臂电桥测量电阻时，如果检流计指针偏向一边，表示： A. 电路短路 B. 电路断路 C. 电桥平衡 D. 电桥不平衡 课堂练习 答案：D 解析：检流计指针的偏转表明电路中存在电流，这意味着电桥处于不平衡状态。 5.在直流双臂电桥中，哪个因素不会影响测量结果？ A. 电源电压的稳定性 B. 环境温度的变化 C. 检流计的灵敏度 D. 电阻箱的精度 课堂练习 答案：A 解析：在双臂电桥中，电源电压的稳定性不会影响测量结果，因为电桥的设计使得电源电压的变化不会影响测量结果。 6.直流双臂电桥的工作原理是基于： A. 欧姆定律 B. 基尔霍夫定律 C. 法拉第定律 D. 楞次定律 课堂练习 答案：A 解析：直流双臂电桥的工作原理基于欧姆定律，通过比较已知电阻和待测电阻的电压和电流关系来测量电阻。 7.在直流双臂电桥中，如果待测电阻的值远大于标准电阻，应该： A. 增加电源电压 B. 减少比例臂倍率 C. 增加比例臂倍率 D. 校准电阻箱 课堂练习 答案：C 解析：增加比例臂倍率可以提高电桥的测量范围，使其适应待测电阻的高值。 8.直流双臂电桥的灵敏度与什么有关？ A. 电源电压 B. 检流计的灵敏度 C. 电阻箱的精度 D. 所有以上因素 课堂练习 答案：B 解析：电桥的灵敏度主要与检流计的灵敏度有关，因为检流计用于检测电桥的平衡状态。 课堂小结 1、简述电阻的四端接法。 2、简述直流双臂电桥的合适倍率。 3、简述直流双臂电桥的维护与保养。 作业布置 感谢观看 $$