橋式電路測(cè)電阻是電學(xué)實(shí)驗(yàn)中常用的方法,可用于高精度電阻測(cè)量。本文將以詳細(xì)的原理分類和舉例,來介紹橋式電路測(cè)電阻的過程和方法。
一、橋式電路測(cè)量電阻的原理
橋式電路測(cè)量電阻的原理基于電壓分壓法和電阻的串并聯(lián)等效原理,所采用的是當(dāng)公路平衡時(shí),測(cè)量電橋電壓為零或極小值的條件,從而求得被測(cè)量電阻的值。
在橋式電路中,四個(gè)電阻r1、r2、rx和r3構(gòu)成一個(gè)測(cè)量電橋電路,因此也叫做“r1r2rxr3電橋”。任意兩個(gè)電阻的比值決定了電橋平衡時(shí)的電壓分壓比,這個(gè)關(guān)系可以表示為:
r1 / r2 = rx / r3
當(dāng)電橋平衡時(shí),從電橋中心點(diǎn)a到c的電勢(shì)差為零,于是可以得到:
r2 / r1 = r3 / rx
這個(gè)方程可以用來計(jì)算被測(cè)量電阻rx的阻值。
實(shí)際電路中,電橋的平衡采用一個(gè)手動(dòng)可調(diào)變阻器來控制。直到橋路中取得平衡位置,得到測(cè)量電壓后,可以轉(zhuǎn)換成真實(shí)電阻值,得到真實(shí)的被測(cè)量電阻。
二、橋式電路測(cè)量電阻的方法
橋式電路測(cè)量電阻的方法主要分為三個(gè)步驟:
1. 根據(jù)需要進(jìn)行電阻三點(diǎn)測(cè)量,將需要測(cè)量的電阻分別接在r1、r2、r3上,并將可調(diào)電阻接在rx上。
2. 用電位計(jì)調(diào)節(jié)可調(diào)電阻,直到測(cè)量電橋電路平衡,此時(shí)電橋兩端電勢(shì)差為零,而電流為平衡狀態(tài)下的最小值。
3. 測(cè)量平衡狀態(tài)下的電橋電壓,然后按照橋路關(guān)系式(1)以上述方式計(jì)算電阻的值。
三、橋式電路測(cè)量電阻的舉例
下面我們來舉一個(gè)簡(jiǎn)單的例子來說明橋式電路測(cè)量電阻的使用方法,以幫助讀者更好地理解。
假設(shè)有一個(gè)需要測(cè)量的電阻rx,我們使用一個(gè)200歐的電阻作為r1,一個(gè)1k歐電阻作為可調(diào)電阻,一個(gè)2k歐電阻作為r3,接在電橋的另一端則連接要測(cè)量的電阻rx。阻值變化范圍在10歐~200歐之間。
第一步,將要測(cè)量的電阻rx分別接在r1、r2、r3上,可調(diào)電阻連接rx,然后接電源。
第二步,用電位計(jì)調(diào)節(jié)可調(diào)電阻,直到整個(gè)橋路電壓為零。
第三步,測(cè)量橋路平衡狀態(tài)下的電阻,并根據(jù)橋路關(guān)系式(1)計(jì)算出電阻rx的值。
通過以上步驟,我們就可以準(zhǔn)確地得到要測(cè)量電阻rx的阻值。如果需要更高的精度,則可在電橋平衡后,根據(jù)電阻的倍量原理,使用分度器進(jìn)行進(jìn)一步校準(zhǔn)和調(diào)節(jié)。
總之,橋式電路測(cè)量電阻的原理和方法相對(duì)簡(jiǎn)單,但可以得到較高的電阻值精度和穩(wěn)定度。在實(shí)際應(yīng)用中,需要注意合理性、選擇合適的電橋類型以及熟練掌握實(shí)驗(yàn)技巧,才能取得更好的測(cè)量結(jié)果。