专题四 直流双臂电桥测量电阻（课件）-山东省对口升学《电气测量技术》（第2版）(高教社）专题复习讲练测

专题四 直流双臂电桥测量电阻 《电气测量技术》（第2版） 高教社 专题复习讲练测 1 一.考纲解读 二.知识点梳理和重点概念复习 三.真题或常考题讲解 四.课内练习及讲评 五.内容归纳小结 CONTENTS 01 一.考纲解读 02 二.知识点梳理和重点概念复习 03 三.真题或常考题讲解 04 四.课内练习及讲评 05 五.内容归纳小结 目录 一、考纲解读 常见考点 1.直流双臂电桥主要由比率臂、比较臂、检流计和电源构成。比率臂用于确定测量比例，不同比率适应不同大小的待测电阻；比较臂与被测电阻进行比较，通过调节其电阻使电桥达到平衡。 3.直流双臂电桥的读数是比率臂倍率与比较臂数值的乘积。先确定比率臂所选倍率，再将比较臂各旋钮对应电阻值相加得到总电阻值，两者相乘即为被测电阻测量值。 4.四端接法将电阻连接分为电流端和电压端，其核心作用是消除引线电阻和接触电阻对测量结果的影响。电流端用于通过测量电流，引线电阻和接触电阻主要分布在电流回路。 2.选用倍率时，首要依据待测电阻的大概数值。基本原则是让测量时比较臂的各档电阻都能充分利用，以获取较高测量精度。对于较小电阻，应选小倍率（如 0.01、0.1），便于比较臂精细调节。 一、考纲解读 1.能够准确说出直流双臂电桥的基本组成部分，包括比率臂、比较臂、检流计和电源，并清晰阐述各部分在电桥测量过程中的具体功能与作用。 1 2.熟练掌握直流双臂电桥倍率的选用方法，能依据待测电阻的大概数值，合理且准确地选择合适的比率臂倍率。 2 3.深入理解电阻四端接法在直流双臂电桥测量中的工作原理，明确电流端和电压端分开的设计目的。 3 考试要求： 易考题型： 选择题：全面理解 QJ44 型直流双臂电桥基于电桥平衡原理的工作方式，清晰掌握比率臂、比较臂与被测电阻之间在平衡状态下的比例关系。 简答题：能够规范、熟练地使用直流双臂电桥进行电阻测量，完整且准确地完成测量前准备工作，包括了解被测电阻信息、检查电桥外观、调零检流计、准备连接线。 论述题：熟悉直流双臂电桥维护与保养的具体内容和方法，能够定期对电桥进行外观检查、接线端子检查、内部线路检查、元件性能检查。 一、考纲解读 知识点思维导图 二、知识点梳理和重点概念复习 二、知识点梳理和重点概念复习 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。 二、知识点梳理和重点概念复习 一、识--认识直流双臂电桥 1.结构 以 QJ44 型直流双臂电桥为例,如图 1-3-5 所示。 二、知识点梳理和重点概念复习 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 1-3-4 选择适当的倍率。 二、知识点梳理和重点概念复习 一、识--认识直流双臂电桥 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x(步进读数+滑线转盘读数),单位为Ω。 二、知识点梳理和重点概念复习 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。 二、知识点梳理和重点概念复习 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 1-3-6 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。 二、知识点梳理和重点概念复习 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 1-3-7 所示。 二、知识点梳理和重点概念复习 二、探--探究直流双臂电桥测量电阻的工作原理 待测电阻Rx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10Ω)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Rx和标准低电阻RN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;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。 二、知识点梳理和重点概念复习 二、探--探究直流双臂电桥测量电阻的工作原理 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,根据基尔霍夫定律得到以下三个回路方程 二、知识点梳理和重点概念复习 三、做--使用直流双臂电桥测量电阻 使用直流双臂电桥测量电阻的方法 接电源 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。 二、知识点梳理和重点概念复习 三、做--使用直流双臂电桥测量电阻 接电阻 用四端接法,将待测电阻接人C2、P2、P1、C1之间,注意电源端和电流端不要接错 二、知识点梳理和重点概念复习 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 二、知识点梳理和重点概念复习 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 二、知识点梳理和重点概念复习 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。 拆除线路 读数完毕,拆除测试线路,“B1”开关应置于“断”位,避免浪费检流计放大器工作电源 二、知识点梳理和重点概念复习 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 如果选择“x 100”倍率,检流计指针左偏,偏转幅度很大,如果选择“x 10”倍率,检流计指针右偏,偏转幅度较小,所以选择“x10”倍率为合适倍率。 二、知识点梳理和重点概念复习 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。 ③ 在测量 0.1 Ω 以下阻值电阻时,按钮 B 应间歇使用。 二、知识点梳理和重点概念复习 三、做--使用直流双臂电桥测量电阻 ④ 在测量阻值在 0.1 Ω 以下的电阻时，C1、P1、P2、C2 接线柱到被测电阻之间的连接导线阻值为 0.005~0.012;测量其他阻值的电阻时,连接导线阻值可不大于0.05 Q. 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。 二、知识点梳理和重点概念复习 四、修--直流双臂电桥的维护与保养 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。 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。 ③ 电桥应保持清洁,并避免直接曝晒和剧烈振动。 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。 题目 1： 读取直流双臂电桥测量结果时，若忽略比率臂倍率，测量值会（ ） A. 偏大 B. 偏小 C. 不变 D. 无法确定 答案：B 解析：直流双臂电桥读数是比率臂倍率与比较臂数值的乘积，忽略比率臂倍率，相当于只读取了比较臂数值，测量值会偏小，所以选 B。 选择题 三、常考习题练习与讲解 题目 2： 电阻四端接法在直流双臂电桥测量中的主要作用是（ ） A. 增加电路美观性 B. 消除引线电阻和接触电阻对测量结果的影响 C. 简化电路连接 D. 提高电路电流 答案：B 解析：电阻四端接法将电流端和电压端分开，能有效消除引线电阻和接触电阻对测量结果的影响，提高测量精度，所以选 B。 选择题 三、常考习题练习与讲解 题目 3： 使用直流双臂电桥测量电阻前，必须进行的操作是（ ） A. 对检流计进行调零 B. 预热电桥 30 分钟 C. 测量环境温度 D. 检查电桥生产日期 答案：A 解析：测量前对检流计进行调零操作，能保证测量初始状态准确，若不调零，测量结果会出现偏差，所以选 A。 选择题 三、常考习题练习与讲解 题目 4： 直流双臂电桥测量完毕后，应首先（ ） A. 拆除被测电阻 B. 关闭电源 C. 清理电桥表面 D. 记录测量数据 答案：B 解析：测量完毕后关闭电源，可避免电桥内部元件长时间通电，减少不必要的电量消耗，防止元件因长时间通电发热等导致老化，所以应首先关闭电源，选 B。 选择题 三、常考习题练习与讲解 题目 5： 以下不属于影响直流双臂电桥测量电阻精度的因素是（ ） A. 电桥本身的精度 B. 测量时的天气情况 C. 倍率选择 D. 操作规范程度 答案：B 解析：影响测量精度的因素主要有电桥本身精度、倍率选择、测量环境（温度、湿度、电磁干扰等）、操作规范程度和被测电阻特性等，天气情况不属于直接影响因素，所以选 B。 选择题 三、常考习题练习与讲解 题目 6： 直流双臂电桥维护保养中，检查内部线路连接情况的目的是（ ） A. 查看线路颜色是否正常 B. 确保线路连接牢固，无松动、脱落现象 C. 检查线路长度是否合适 D. 测量线路电阻值 答案：B 解析：检查内部线路连接情况是为了确保线路连接牢固，无松动、脱落现象，避免因线路故障影响电桥正常使用，所以选 B。 选择题 三、常考习题练习与讲解 题目 7： 关于直流双臂电桥元件性能检查，以下说法错误的是（ ） A. 检查比率臂电阻的阻值是否准确 B. 不需要检查比较臂电阻的稳定性 C. 要检查检流计的灵敏度是否正常 D. 元件性能检查对保证测量精度很重要 答案：B 解析：元件性能检查需要检查比率臂、比较臂电阻的阻值是否准确和稳定性是否良好，以及检流计的灵敏度是否正常等，B 选项说法错误，所以选 B。 选择题 三、常考习题练习与讲解 题目 8： 以下关于直流双臂电桥的说法，正确的是（ ） A. 只能测量大电阻 B. 测量结果不受环境影响 C. 是基于电桥平衡原理工作的 D. 不需要电源就能工作 答案：C 解析：直流双臂电桥基于电桥平衡原理工作，可测量不同大小的电阻，测量结果受环境等多种因素影响，工作需要电源，所以选 C。 选择题 三、常考习题练习与讲解 1.QJ44 型直流双臂电桥使用时，需考虑环境温度、湿度以及______等因素对测量精度的影响。 答案：电磁干扰 解析：环境中的电磁干扰会影响电桥内部电路的正常工作，干扰电流和电压的稳定，进而影响测量精度，使用时要尽量避免强电磁干扰环境。 2.直流双臂电桥测量完毕后，应及时关闭______，防止元件老化。 答案：电源 解析：测量完成后关闭电源，可避免电桥内部元件长时间通电，减少不必要的电量消耗，防止元件因长时间通电发热等导致老化，延长电桥使用寿命。 填空题 三、常考习题练习与讲解 3.直流双臂电桥比率臂数值应根据______合理选择，并非越大测量精度越高。 答案：待测电阻 解析：只有根据待测电阻的大概数值选择合适的比率臂，才能使测量处于电桥的最佳工作状态，保证测量精度，过大或过小的比率臂都可能导致测量误差增大。 4.直流双臂电桥在使用前，需对其外观进行检查，包括查看外壳是否破损、______是否正常等。 答案：接线端子 解析：接线端子是连接电路的关键部位，检查其是否正常，如是否松动、氧化等，能确保测量时电路连接可靠，避免因接线问题影响测量结果。 填空题 三、常考习题练习与讲解 1.QJ44 型直流双臂电桥可以在任何环境下使用，无需考虑环境因素。（ ） 答案：错误 解析：环境温度、湿度、电磁干扰等因素都会对 QJ44 型直流双臂电桥的测量精度产生影响，使用时需要选择合适的环境，所以该说法错误。 2.直流双臂电桥测量完毕后，不需要关闭电源。（ ） 答案：错误 解析：测量完毕后关闭电源，可避免不必要的电量消耗，防止电桥内部元件长时间通电老化，延长电桥使用寿命，因此该说法错误。 判断题 三、常考习题练习与讲解 3.直流双臂电桥的比率臂数值越大，测量精度越高。（ ） 答案：错误 解析：比率臂数值应根据待测电阻合理选择，并非越大测量精度就越高，只有合适的比率臂选择才能保证测量精度，所以该说法错误。 4.直流双臂电桥在使用前，不需要对其外观进行检查。（ ） 答案：错误 解析：使用前对直流双臂电桥外观进行检查，如查看外壳是否破损、接线端子是否正常等，可及时发现明显问题，避免影响测量，所以需要检查，该说法错误。 判断题 三、常考习题练习与讲解 三、常考习题练习与讲解 1.分析影响直流双臂电桥测量电阻精度的因素有哪些？ 答案：影响直流双臂电桥测量电阻精度的因素主要有以下几个方面： （1）电桥本身的精度：包括比率臂、比较臂电阻的制造精度和稳定性，以及检流计的灵敏度等； （2）倍率选择：不合适的倍率会使比较臂电阻调节范围受限，导致测量误差增大； （3）测量环境：环境温度、湿度、电磁干扰等会影响电桥内部电路的工作状态，进而影响测量精度； （4）操作规范程度：如接线是否正确、检流计调零是否准确、调节比较臂时是否精细等都会对测量结果产生影响； （5）被测电阻的特性：被测电阻自身的稳定性、是否存在接触不良等问题也会影响测量精度。 简答题 三、常考习题练习与讲解 2.直流双臂电桥在维护保养过程中，需要检查哪些方面？ 答案：直流双臂电桥在维护保养过程中，需要检查以下方面： （1）外观检查：查看外壳是否有破损、变形，表面涂层是否完好，铭牌标识是否清晰； （2）接线端子检查：检查接线端子是否松动、氧化、腐蚀，确保连接可靠； （3）内部线路检查：定期打开电桥外壳，检查内部线路连接是否牢固，有无松动、脱落现象，线路是否存在老化、破损等问题； （4）元件性能检查：检查比率臂、比较臂电阻的阻值是否准确，稳定性是否良好，检流计的灵敏度是否正常； （5）清洁保养：定期清理电桥表面和内部的灰尘、污垢，防止灰尘积累影响电桥性能，清洁时注意避免使用腐蚀性清洁剂。 简答题 三、常考习题练习与讲解 3.为什么电阻采用四端接法时，电压端要靠近被测电阻？ 答案：电阻采用四端接法时，电压端靠近被测电阻是为了准确测量被测电阻两端的电压，减小测量误差。当电压端远离被测电阻时，电压端与被测电阻之间的引线电阻会产生一定的电压降，使得测量到的电压并非被测电阻两端的真实电压，从而导致测量的电阻值出现偏差。而将电压端靠近被测电阻，可最大限度减少引线电阻产生的电压降，使测量到的电压更接近被测电阻两端的实际电压，进而提高电阻测量的精度。 简答题 三、常考习题练习与讲解 4.简述 QJ44 型直流双臂电桥与普通直流双臂电桥在工作原理上的异同点。 答案：相同点：QJ44 型直流双臂电桥与普通直流双臂电桥的工作原理基本相同，都是基于电桥平衡原理，通过调节比率臂和比较臂的电阻值，使电桥达到平衡状态，然后根据比率臂倍率和比较臂电阻值计算被测电阻的阻值。 简答题 重点复习知识点： 1.QJ44 型直流双臂电桥基于电桥平衡原理工作，与普通直流双臂电桥原理相同。电桥平衡时，比率臂与被测电阻的比例关系等于比较臂的比例关系。通过调节比率臂和比较臂电阻值，使检流计指针指零，达到平衡状态，再依据已知的比率臂倍率和比较臂电阻值，计算出被测电阻阻值。 2.了解被测电阻大概数值和特性，为选倍率做准备；检查电桥外观，确保外壳、接线端子无损坏；对检流计进行调零，保证测量初始状态准确；准备合适连接线，确保连接可靠。 3.直流双臂电桥的读数是比率臂倍率与比较臂数值的乘积。先确定比率臂所选倍率，再将比较臂各旋钮对应电阻值相加得到总电阻值，两者相乘即为被测电阻测量值。 阅读相关教材和课堂笔记，梳理重点知识点和关键概念。制作复习提纲或思维导图，以帮助理清知识框架和内部逻辑。进行练习题和例题的练习，加深对知识的理解和应用。 五、课堂小结 感谢观看 $$