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平衡电桥是什么,电桥平衡的条件

来源:电工天下   编辑:小电工发布时间:2016-05-11 04:43:53

平衡电桥的定义与使用条件

定义:电桥或称桥式电路,其主要用途是较为精确地测量电阻。最简单最常用的直流电桥如图。当B、D两点的电位相等时,叫电桥平衡;反之,如果B、D两点的电位不相等,则叫做电桥不平衡。

平衡电桥

电桥平衡的条件:当电桥平衡时,B、D两点的电位相等,所以A、B间的电压等于A、D间的电压,B、C间的电压等于D、C间的电压,即:UAB=UAD, UBC=UDC。

这时,通过检流计的电流Ig=0,所以通过AB和BC两臂的电流相等,设为I;通过AD和DC两臂的电流也相等,设为I′。

根据欧姆定律:
  UAB=IR1,UAD= I′R3,UBC=IR2,UDC= I′R4。
代入上面二式,可得:IR1= I′R3,IR2= I′R4。
把上面两式相除得到:平衡电桥2

 , 此式就是电桥的平衡条件。
除了平衡电桥外,实际中还常用到非平衡电桥。

平衡电桥
电桥一般分线式电桥和箱式电桥,其原理基本上是一样的,就是一组接有好多电阻和电表的电路图,当线路某两个特定的接点的电势相等时,就称其平衡电桥,常用它来精确地测电阻。原理如图是一种特殊结构的电路──直流单臂电桥。

平衡电桥

如图是一种特殊结构的电路──直流单臂电桥,R1、R2、R3和R4叫电桥的臂,检流计G接于CD之间称为“桥”。一般情况下R1、R3两端的电压不相等,即C、D两点间的电势不等,G中有电流通过。改变R1、R3的大小,可以使UAC=UAD,这时G中无电流通过。当G中无电流时叫做“电桥平衡”。本实验就是研究R1、R2、R3和R4之间满足什么关系时电桥平衡。

研究直线电桥的平衡条件实验方法

【目的和要求】
平衡电桥 通过实验研究直线电桥──惠斯通电桥的平衡条件,并学习它的使用方法。

【仪器和器材】
直线电桥(J2364型),检流计(J0409型或J0409-1型),简式电阻箱(J2362-1型),滑动变阻器(J2354-1型),单刀开关(J2352型),干电池2节,导线若干。

【实验方法】
1.如图4。16-1,将直线电桥的电阻丝AB(附在标尺上)、电阻箱R1、R2,检流计G,滑动变阻器R0,电源E和开关S接成如图4.16-2所示电路。

D为电阻丝上滑动头,并带有按键开关,将D按下时,桥的支路才接通。电阻丝AB粗细均匀,故其阻值与长度成正比。电工技术之家

电路接好后应进行全面检查,特别要检查电阻箱R1、R2的接触是否良好,触头处电路是否畅通。检查后把R0的阻值调至最大。

2.调整电阻箱R1和R2的阻值,使R1/R2=1.5。合上开关S,将滑动头D移至AB的中央。

瞬时按下滑动头D的按键开关,观察检流计指针偏转的大小及方向,然后将D向某方向移动几厘米,再按下按键开关,此时检流计指针如偏转减小,则继续沿这方向移动D,直至检流计中的电流为零,这时滑动头D所在位置就是电桥平衡的位置。如果D向该方向移动后,在按下按键开关时检流计的指针偏转增大,说明平衡位置不在这边,应向反方向移动D。
为了准确找到平衡位置,可减小R0的阻值,提高电桥AB间的电压,以提高其灵敏度。

缓慢移动D的位置,并反复“接通”和“断开”按键开关,若检流计指针确实不偏转,就可以认为电桥达到平衡了。

3.改变电阻R1和R2的值,使R1:R2=2和R1:R2=0.5,按步骤2的要求重做实验,并将结果填入下表中。

4.根据上表的记录,可得出直线电桥平衡时,R1、R2、R3(L3)、R4(L4)之间应满足关系:
R1:R2=R3:R4
或R1:R2=L3:L4[1]

附1,什么是电桥平衡?

电流平衡即通过调节比例臂与测量臂,似的电桥的桥臂平衡,此时桥两端电位相等,通常使用桥之间接一个灵敏检流计来判断。

当检流计无电流时候,桥臂间存在稳定的比例关系,从而计算出待检臂的电阻。当然利用此比例平很原理,也可以测量电感,电容,复合阻抗等。

以电阻比电桥为例,四个桥臂都由电阻构成。电工:www.dgjs123.com

其中桥的一侧相连的两个电阻为比例臂,另一侧相连的分别为可调标准电阻和待测电阻。当桥平衡时候,显然可调标准电阻与待测电阻的比例,与比例臂两只电阻的比例相等。

再以电流比电桥为例。

利用不同电阻间当电阻两端电压相等时,电阻的比例关系与流过的电流成反比这一特性,调节被测电阻与标准电阻(其中一段相连,两只电阻的另一端之间接检流计)上流过的电流,使得电阻两端的电位一致,即两电阻的两端电压相等。

测量两只电阻上的电流比例关系。

附2,非平衡电桥与平衡电桥的区别

平衡电桥是把待测电阻与标准电阻进行比较,通过调节电桥平衡,从而测得待测电阻值,如单臂直流电桥(惠斯登电桥)、双臂直流电桥(开尔文电桥).它们只能用于测量具有相对稳定状态的物理量.
在实际工程中和科学实验中,很多物理量是连续变化的,只能采用非平衡电桥才能测量;非平衡电桥的基本原理是通过桥式电路来测量电阻,根据电桥输出的不平衡电压,再进行运算处理,从而得到引起电阻变化的其它物理量,如温度、压力、形变等。

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