單電橋橋臂上的導線電阻和接點處的接觸電阻約為10-3Ω量級。由于這些附加電阻與橋臂電阻相比小得多,故可忽略其影響。但若用它測1Ω以下的電阻時,這些附加電阻對測量結果的影響就突出了。開爾文雙電橋可用于測量10-6Ω~10Ω的電阻,有效地消減了附加電阻的影響。
開爾文雙電橋測電阻
1)雙電橋線路結構及消減附加電阻影響的原理
圖17—1(a)、(b)為雙電橋線路結構及其等效電路。雙電橋在線路結構上與單電橋有兩點顯著不同:①待測電阻Rx和橋臂電阻RN(標準電阻)均為四端接法;②增加兩個高阻值電阻R3、R4,構成雙電橋的“內臂”。
四端電阻外側的兩個接點稱為電流端,通常接電源回路,從而將電流端的附加電阻折合到電源回路的電阻中。圖17—1中,A1、C1兩接點的附加電阻折入了電源內阻。B1、B3兩接點用短粗導線相連,設B1、B3間附加電阻為R。后面將證明,若R1、R2、R3、R4及RN滿足一定條件,即可消減R對測量結果的影響。
四端電阻內側的兩個接點稱為電壓端,通常接高電阻回路或電流為零的補償回路。圖17—1中,A2、C2端接觸電阻分別并入R1、R2;B2、B4端接觸電阻分別并入R3、R4。由于R1、R2、R3、R4本身電阻很高,所以這些附加電阻對它們的影響甚微。此外,電壓端之間的部分即為低電阻本身,無另外的連接導線,故有效地消除了導線電阻的影響
2)雙電橋的平衡條件
調節平衡,就是調節電阻R1、R2、R3、R4和RN,使B、D兩處等電位,檢流計電流Ig=0。由圖17—1(b)中所示電流方向,考慮到R1》》R1,R2》》R2,R3》》R3,R4》》R4,可列出方程
聯立求解得
式(17—2)就是雙電橋的平衡條件。只要待測低電阻按四端接法接入測量,就可像單電橋那樣用式(17—2)計算Rx了。
3)QJ32型直流單、雙電橋的結構及使用
雙電橋形式、結構及使用雖多種多樣,但其原理是一樣的。圖17—2和17—3分別為QJ32型單雙電橋的線路及其作為雙電橋使用時的面板接線圖。電橋等級:0。05;量程:雙橋為10-5Ω~102Ω,單橋為50Ω~106Ω;保證準確度等級的測量范圍:10-3Ω~105Ω。外接標準電阻RN=0.01Ω和RN=0.001Ω,0.01級。示零器為外接AC15/2型檢流計。
QJ32型電橋作為雙電橋使用時,其示值誤差限
圖17—4是QJ32型電橋作為單電橋使用時的接線圖。注意,“標準”接線端要用短路片短路。調節R3(R1)使電橋平衡,則
倍率R2/R4的選擇原則也是要保證R3的5個旋鈕都用上
使用中應注意兩點:①初值選定后,應采用“躍接”法啟閉面板上的“通”鍵來觀察光標的偏轉情況;②注意AC15/2型檢流計的正確使用。調節電橋平衡應從檢流計最不靈敏的×0.01擋開始,逐步過渡到×1擋。
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電阻
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