专题三 直流单臂电桥测量电阻（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

专题三 直流单臂电桥测量电阻 《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.直流单臂电桥由比例臂、比较臂、检流计和电源构成。比例臂用于设置被测电阻与标准电阻的比例关系；比较臂可组合出不同电阻值，用于调节电桥平衡。 3.测量前，需根据被测电阻预估阻值选好比例臂档位，检查电源电压。测量时，调节比较臂使检流计指针归零，达到电桥平衡后，读取比较臂数值并结合比例臂计算被测电阻。 4.清楚测量中导线电阻、环境温度、操作不当等因素会产生误差，需掌握减小误差的方法；当电桥出现异常时，能运用原理排查故障、解决问题 。 2.直流单臂电桥基于惠斯通电桥平衡原理工作。当电桥达到平衡状态时，检流计指针指向零位，此时被测电阻与比例臂、比较臂电阻存在固定关系。 一、考纲解读 1.能够准确阐述直流单臂电桥的基本结构，包括比例臂、比较臂、检流计和电源等关键组成部分及其作用。 1 2.清晰理解直流单臂电桥的主要技术参数，如测量范围、灵敏度等，明确各参数对测量结果的影响。 2 3.熟练掌握直流单臂电桥测量电阻的工作原理，理解惠斯通电桥平衡原理在测量中的应用。 3 考试要求： 易考题型： 选择题：准确识别直流单臂电桥比例臂、比较臂、检流计和电源的位置与外观，清晰阐述各部分在电桥工作过程中的功能。 简答题：理解电桥平衡时的条件及如何通过平衡状态计算被测电阻值。 论述题：深刻理解测量范围、灵敏度等技术参数的内涵，能根据不同测量任务合理选择合适参数的电桥。 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。 二、知识点梳理和重点概念复习 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 1-3-2 所示。 二、知识点梳理和重点概念复习 一、识--认识直流单臂电桥 2.技术参数 OJ23A 型直流单臂电桥的技术参数见表 1-3-1。 二、知识点梳理和重点概念复习 一、识--认识直流单臂电桥 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。 要点提示 二、知识点梳理和重点概念复习 二、探--探究直流单臂电桥测量电阻的工作原理 从图1-3-3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、Rx、Rs称为四个桥臂;R1、R2称为比例臂,Rs为比较臂,Rx为待测臂。 二、知识点梳理和重点概念复习 二、探--探究直流单臂电桥测量电阻的工作原理 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。 当电桥平衡时,由电路结构关系可得 R2Rx=R1Rs 则所测得电阻的阻值为 Rx=Rs=CRs 二、知识点梳理和重点概念复习 三、做--使用直流单臂电桥测量电阻 使用直流单臂电桥测量电阻的方法 ①检流计调零 调节检流计调零旋钮把指针调到零位 二、知识点梳理和重点概念复习 三、做--使用直流单臂电桥测量电阻 ②将被测电阻接于 Rx 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 Rx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 二、知识点梳理和重点概念复习 三、做--使用直流单臂电桥测量电阻 ③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 ④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 二、知识点梳理和重点概念复习 三、做--使用直流单臂电桥测量电阻 ⑤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x比较臂。 ⑥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) 二、知识点梳理和重点概念复习 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。 题目 1： 直流单臂电桥的电源电压不稳定，会导致（ ）。 A. 电桥无法平衡 B. 测量结果偏大 C. 测量结果偏小 D. 测量结果不准确 答案：D 解析：电源电压不稳定会使电桥工作状态不稳定，影响桥臂电流和电压，导致测量结果不准确，不一定使电桥无法平衡，也不一定固定偏大或偏小。 选择题 三、常考习题练习与讲解 题目 2： 关于直流单臂电桥的检流计，下列说法正确的是（ ）。 A. 检流计不需要调零 B. 检流计指针偏转方向与电流大小无关 C. 检流计可直接测量电流大小 D. 检流计用于判断电桥是否平衡 答案：D 解析：测量前需对检流计机械调零；指针偏转方向和幅度反映电流方向和大小；检流计主要用于判断电桥平衡，而非直接测电流大小。 选择题 三、常考习题练习与讲解 题目 3： 直流单臂电桥的比较臂电阻调节范围有限，当被测电阻值超出其调节范围时，应（ ）。 A. 更换更大功率的电源 B. 更换灵敏度更高的检流计 C. 重新选择合适的比例臂 D. 放弃测量 答案：C 解析：重新选择合适比例臂，可改变被测电阻与比较臂电阻比例关系，使比较臂能调节到合适阻值使电桥平衡，以测量超出原范围的电阻。 选择题 三、常考习题练习与讲解 题目 4： 在使用直流单臂电桥测量电阻时，发现检流计指针抖动严重，可能的原因是（ ）。 A. 测量环境存在强电磁干扰 B. 比例臂选择错误 C. 比较臂电阻调节过快 D. 以上都有可能 答案：D 解析：测量环境强电磁干扰、比例臂选择错误导致电桥不平衡、比较臂电阻调节过快使电流变化剧烈，都可能造成检流计指针抖动严重。 选择题 三、常考习题练习与讲解 题目 5： 直流单臂电桥测量电阻时，若测量结果与实际值偏差较大，可能是因为（ ）。 A. 电桥长期未校准 B. 测量时未关闭手机 C. 测量人员戴眼镜 D. 测量地点在室内 答案：A 解析：电桥长期未校准，内部电阻等元件准确性下降，会使测量结果偏差大；测量时未关手机、人员戴眼镜、测量地点在室内一般不会直接导致测量偏差大。 选择题 三、常考习题练习与讲解 题目 6： 当直流单臂电桥检流计指针指零时，此时（ ）。 A. 电桥达到平衡状态 B. 电源无输出 C. 被测电阻为零 D. 比较臂电阻为零 答案：A 解析：检流计指针指零表示电桥达到平衡状态，桥路中无电流通过检流计支路，可根据比例臂和比较臂电阻计算被测电阻值。 选择题 三、常考习题练习与讲解 题目 7： 直流单臂电桥中，比例臂的作用是（ ）。 A. 直接测量被测电阻 B. 调节测量电流大小 C. 确定被测电阻与比较臂电阻的比例关系 D. 保护检流计 答案：C 解析：比例臂通过两个已知电阻设定不同比率，确定被测电阻与比较臂电阻比例关系，实现不同量程测量，不直接测电阻、不调节电流、无保护检流计作用。 选择题 三、常考习题练习与讲解 题目 8： 以下哪种情况会使直流单臂电桥测量结果偏小？（ ） A. 比例臂电阻实际值偏大 B. 比较臂电阻实际值偏大 C. 检流计灵敏度降低 D. 测量环境温度升高 答案：A 解析：比例臂电阻实际值偏大，根据公式Rx = (R2/R4)×R3 ，计算出的被测电阻值会偏小；比较臂电阻偏大测量值偏大；检流计灵敏度降低影响测量准确性但不一定偏小；温度升高对测量结果影响复杂，不一定偏小。 选择题 三、常考习题练习与讲解 1.直流单臂电桥主要适用于测量________电阻，一般测量范围在________。 答案：中值、1Ω - 1MΩ 解析：直流单臂电桥的特性决定其适用于测量中值电阻，超出此范围，如测量小电阻时引线电阻影响大，测量大电阻时漏电问题突出，会导致测量误差增大。 2.提高直流单臂电桥测量电阻准确性的方法包括合理选择比例臂、精确调零检流计、确保测量环境稳定、多次测量取平均值以及定期对电桥进行________和维护。 答案：校准 解析：定期校准电桥能保证其内部电阻等元件的准确性，结合其他方法，可有效提高测量电阻的准确性，减少测量误差。 填空题 三、常考习题练习与讲解 3.直流单臂电桥的测量准确度受比例臂和比较臂电阻精度、检流计灵敏度、测量环境因素、电源稳定性以及测量人员的________和读数准确性等多种因素影响。 答案：操作熟练程度 解析：测量人员操作熟练程度直接影响测量过程的规范性和准确性，如比例臂选择、电阻调节等操作，熟练操作可减少人为误差，提高测量准确度。 4.直流单臂电桥工作时，环境的________和________变化可能会影响测量结果的准确性。 答案：温度、湿度 解析：温度变化会使电桥内部电阻值改变，湿度变化可能导致元件受潮，影响绝缘性能和电路参数，从而影响测量结果的准确性。 填空题 三、常考习题练习与讲解 1.直流单臂电桥适用于测量所有阻值的电阻。（ ） 答案：错误 解析：直流单臂电桥主要适用于测量中值电阻，一般测量范围在1Ω - 1MΩ，对于小电阻（如小于 1Ω），由于引线电阻和接触电阻的影响，测量误差较大；对于大电阻（如大于 1MΩ），测量时漏电等因素会严重影响测量结果，所以它不适用于测量所有阻值的电阻。 2.提高直流单臂电桥测量电阻准确性，只需要多次测量取平均值即可。（ ） 答案：错误 解析：提高直流单臂电桥测量电阻的准确性需要综合多方面因素，包括根据被测电阻大小合理选择比例臂、测量前对检流计进行精确调零、确保测量环境稳定（避免电磁干扰和振动）、多次测量取平均值以及定期对电桥进行校准和维护等，并非仅靠多次测量取平均值就能实现。 判断题 三、常考习题练习与讲解 3.直流单臂电桥工作时，环境温度和湿度不会影响测量结果。（ ） 答案：错误 解析：直流单臂电桥的测量准确度受测量环境的温度、湿度影响。温度变化可能导致电桥内部电阻值发生变化，湿度较大时可能会引起电桥内部元件受潮，导致绝缘性能下降、漏电等问题，从而影响测量结果的准确性。 4.直流单臂电桥的灵敏度越高，测量结果越准确。（ ） 答案：正确 解析：直流单臂电桥的灵敏度越高，意味着它对微小的不平衡信号越敏感，能够更精确地判断电桥是否达到平衡状态，从而可以更准确地调节比较臂电阻使电桥平衡，进而提高测量结果的准确性。 判断题 三、常考习题练习与讲解 三、常考习题练习与讲解 1.简述直流单臂电桥检流计的作用及工作原理？ 答案：检流计的作用是检测电桥是否达到平衡状态。其工作原理是：当电桥不平衡时，检流计中有电流通过，指针发生偏转；当电桥达到平衡时，检流计中电流为零，指针指在零位 。 简答题 三、常考习题练习与讲解 2.在直流单臂电桥测量电阻时，为什么要调节电桥达到平衡状态？ 答案：只有当直流单臂电桥达到平衡状态时，电桥四个桥臂的电阻才满足特定的比例关系，此时才能根据已知的比例臂和比较臂电阻值准确计算出被测电阻值。如果电桥不平衡，桥臂电阻之间不存在这种准确的比例关系，计算出的被测电阻值将是不准确的 。 简答题 三、常考习题练习与讲解 3.直流单臂电桥测量电阻前需要进行哪些准备工作？ 答案：测量前需要进行以下准备工作：①检查电桥外观是否完好，各部件连接是否牢固；②对检流计进行机械调零，使指针在未通电时指在零位；③根据被测电阻的大致估计值，选择合适的比例臂比率；④连接好电源和被测电阻，确保连接线路正确、接触良好 。 简答题 三、常考习题练习与讲解 4.如何根据被测电阻的大小选择直流单臂电桥的比例臂？ 答案：一般先对被测电阻进行粗略估计，然后选择比例臂，使比较臂的四个档位都能用上。例如，若被测电阻约为几百欧姆，可选择 1:10 的比例臂，这样比较臂的 ×1Ω、×10Ω、×100Ω 档位都能参与调节，从而提高测量精度；若被测电阻约为几千欧姆，可选择 1:1 的比例臂 。 简答题 重点复习知识点： 1.桥臂电阻：由四个电阻（R1、R2、R3、Rx）组成桥式电路，其中 Rx 为待测电阻，R1、R2 为比例臂，R3 为比较臂。 2.当电桥四个臂的电阻满足 R1/R2 = Rx/R3 时，桥路两端电位相等，检流计无电流通过（指针归零），此时称为电桥平衡。 3.根据基尔霍夫定律，电桥平衡时，待测电阻 Rx = (R1/R2)×R3，其中 R1/R2 为比例臂比值，R3 为比较臂电阻值。 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 $$