专题四 直流双臂电桥测量电阻（教案）-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（教案）-《电气测量技术》（第2版） 高教社-专题复习讲练测 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。 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。 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。 二、知识点梳理 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。 1.结构 以 QJ44 型直流双臂电桥为例,如图 1-3-5 所示。 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。 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、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。 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。 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。 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。 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 I_1R_1=I_3R_N+I_2R_2 I_1R_3=I_2R_4+I_3R_x I_2(R_2+R_4)=(I_3−I_2)r 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。 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 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 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 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 三、真题练讲 1.(2021年山东省统一考试)直流双臂电桥中，能消除引线电阻和接触电阻影响的关键设计是（ ） A. 双量程切换 B. 电阻的四端接法 C. 高精度检流计 D. 多档位电源 答案：B 解析：四端接法将被测电阻的电流端和电压端分开，避免引线电阻和接触电阻对测量结果的影响，其他选项不具备此功能。 2.(2021年山东省统一考试)QJ44 型直流双臂电桥的倍率旋钮不包含以下哪个档位？（ ） A. ×0.01 B. ×1 C. ×100 D. ×1000 答案：D 解析：QJ44 型直流双臂电桥倍率档常见为 ×0.01、×0.1、×1、×10、×100，无 ×1000 档位。 3.(2021年江西省统一考试)使用直流双臂电桥测量电阻时，若检流计指针始终偏向一侧，可能原因是（ ） A. 倍率档位选过大 B. 被测电阻开路 C. 电源电压不足 D. 检流计灵敏度不足 答案：B 解析：被测电阻开路会导致电流无法形成回路，检流计指针持续偏移；倍率过大指针应无明显偏转，电源电压不足和检流计灵敏度不足不会造成单向偏移。 4.(2020年山东省统一考试)直流双臂电桥的读数方法是（ ） A. 倍率值 + 刻度盘读数 B. 倍率值 × 刻度盘读数 C. 刻度盘读数 ÷ 倍率值 D. 倍率值 - 刻度盘读数 答案：B 解析：直流双臂电桥测量值 = 倍率值 × 刻度盘读数，其他计算方式错误。 5.(2019年河南省统一考试)以下关于直流双臂电桥结构的描述，错误的是（ ） A. 包含电源开关和检流计调零旋钮 B. 有电流端接线柱和电压端接线柱 C. 采用单臂平衡原理设计 D. 具备量程调节旋钮 答案：C 解析：直流双臂电桥采用双臂平衡原理，非单臂平衡，选项 A、B、D 均为其结构特征。 四、限时练讲 1.直流双臂电桥在测量小电阻时，相比其他测量方法的优势在于（ ） A. 操作更简单 B. 能有效消除引线电阻和接触电阻的影响 C. 测量速度更快 D. 不需要专业人员操作 答案：B 解析：直流双臂电桥采用四端接法，在测量小电阻时能有效消除引线电阻和接触电阻的影响，提高测量精度，这是其相比其他测量方法的主要优势，所以选 B。 2.当直流双臂电桥的检流计灵敏度下降时，会导致（ ） A. 测量结果偏大 B. 测量结果偏小 C. 无法判断电桥是否平衡，影响测量精度 D. 对测量结果无影响 答案：C 解析：检流计用于检测电桥是否平衡，其灵敏度下降会导致无法准确判断电桥是否平衡，从而影响测量精度，所以选 C。 3.以下关于 QJ44 型直流双臂电桥的描述，错误的是（ ） A. 比普通直流双臂电桥测量精度低 B. 基于电桥平衡原理工作 C. 结构设计可能有优化 D. 可用于精确测量电阻 答案：A 解析：QJ44 型直流双臂电桥在结构设计和性能上可能进行了优化，相比普通直流双臂电桥在测量精度、测量范围、操作便利性等方面具有一定优势，可用于精确测量电阻，A 选项说法错误，所以选 A。 4.在潮湿环境中使用直流双臂电桥测量电阻，可能会（ ） A. 提高测量精度 B. 使电桥内部元件受潮损坏，影响测量结果 C. 加快测量速度 D. 降低操作难度 答案：B 解析：潮湿环境会使电桥内部元件受潮，导致元件性能下降甚至损坏，从而影响测量结果，所以选 B。 5.直流双臂电桥主要用于测量（ ） A. 1Ω 以下的小电阻 B. 100Ω - 1000Ω 的中电阻 C. 1MΩ 以上的大电阻 D. 任何阻值的电阻 答案：A 解析：直流双臂电桥采用四端接法消除引线电阻和接触电阻影响，适用于测量 1Ω 以下小电阻，选项 B、C、D 错误。 6.测量 0.5Ω 的电阻时，QJ44 型直流双臂电桥应优先选择的倍率是（ ） A. ×0.01 B. ×0.1 C. ×1 D. ×10 答案：B 解析：为使刻度盘读数在有效范围内（中间段），0.5Ω 电阻选 ×0.1 倍率时，刻度盘读数为 5，测量精度较高。 7.直流双臂电桥使用完毕后，正确的维护操作是（ ） A. 保持电源开启状态 B. 将检流计锁扣锁住 C. 长期连接被测电阻 D. 无需清理表面灰尘 答案：B 解析：使用后应关闭电源，锁住检流计防止震动损坏，断开被测电阻并清理设备，选项 B 正确。 8.四端接法中，与被测电阻电流端相连的是电桥的（ ） A. 高电位端和低电位端 B. 电流调节端 C. 电压输出端 D. 检流计连接端 答案：A 解析：电流端连接电桥的高电位和低电位端，形成电流回路，选项 B、C、D 连接错误。 9.阐述 QJ44 型直流双臂电桥的工作原理。 答案：QJ44 型直流双臂电桥基于电桥平衡原理工作。电桥由比率臂、比较臂和被测电阻组成桥式电路，当电桥平衡时，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的电阻值，使检流计指针指零，此时电桥达到平衡状态。根据已知的比率臂倍率和调节后的比较臂电阻值，按照电桥平衡公式即可计算出被测电阻的阻值。 10.简述使用直流双臂电桥测量电阻的操作步骤。 答案：使用直流双臂电桥测量电阻的操作步骤如下： （1）测量前，先检查电桥外观是否完好，接线端子是否正常，然后对检流计进行调零操作； （2）根据待测电阻的大概数值，合理选择电桥的比率臂倍率； （3）将被测电阻按照四端接法正确接入电桥； （4）接通电源，逐步调节比较臂电阻，观察检流计指针的偏转情况，使检流计指针逐渐趋近于零，直至电桥达到平衡状态； （5）读取比率臂倍率和比较臂电阻值，计算二者乘积得到被测电阻的测量值； （6）测量完毕后，关闭电源，拆除被测电阻和连接线，并对电桥进行适当的清理和整理。 五、学法建议 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。 请同学们多结合实际操作，加深对理论知识的理解；操作需要反复练习，加深记忆；要注意安全，避免发生意外。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $$