在伏安法測(cè)量電阻的實(shí)驗(yàn)中,由于電流表和電壓表本身的精度及電表本身的電阻,不管電流表是內(nèi)接還是外接,都不能同時(shí)測(cè)出流經(jīng)電阻的電流I和電阻兩端的電壓U的準(zhǔn)確值,所以就會(huì)存在測(cè)量缺陷。
而采用電橋這種用比較法測(cè)量電阻的儀器,可以做到更加靈敏與準(zhǔn)確。
電橋法測(cè)電阻原理
如圖所示:
電橋法測(cè)電阻原理及方法詳解
圖1:電橋法測(cè)電阻
一個(gè)惠斯通電橋的原理圖,四個(gè)電阻R、R0、R1、R2連成四邊形,稱(chēng)為電橋的四個(gè)臂;四邊形的一條對(duì)角線(xiàn)連有電流計(jì),稱(chēng)為“橋”;四邊形的另一對(duì)角線(xiàn)接上電源E,限流電阻Rp用于限制電流的大小,主要目的在于保護(hù)電流計(jì)和改變電橋靈敏度。
電源接通時(shí),電橋線(xiàn)路中各支路均有電流通過(guò)。當(dāng)C、D兩點(diǎn)之間的電勢(shì)不相等時(shí),橋路中的電流Ig≠0,電流計(jì)的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn);當(dāng)C、D兩點(diǎn)之間的電勢(shì)相等時(shí),橋路中的電流Ig=0,電流計(jì)指針指零(電流計(jì)的零點(diǎn)在刻度盤(pán)的中間),這時(shí)稱(chēng)電橋處于平衡狀態(tài),因此電橋處于平衡狀態(tài)時(shí)有:
根據(jù)電橋的平衡條件,如果已知其中三個(gè)臂的電阻,就可以計(jì)算出另一個(gè)橋臂的電阻。因此,電橋測(cè)電阻的計(jì)算式為:Rx=R1R0/R2。
電路中的元件:
Rp為電阻較大的可變電阻,在電橋不平衡時(shí)取最大電阻起限流作用,可以保護(hù)電流計(jì);當(dāng)電橋接近平衡時(shí)取最小值,可以提高電流計(jì)的靈敏度。
電流計(jì)在測(cè)量過(guò)程中起判斷橋路有無(wú)電流的作用,只要電流計(jì)有足夠的靈敏度來(lái)反映橋路電流的變化,那么電阻的測(cè)量結(jié)果與電流計(jì)的精度無(wú)關(guān)。
電橋法測(cè)電阻的優(yōu)點(diǎn):由于標(biāo)準(zhǔn)電阻可以制作得比較精密,所以利用電橋的平衡原理測(cè)電阻的準(zhǔn)確度會(huì)很高,大大優(yōu)于伏安法測(cè)電阻,這也是電橋應(yīng)用廣泛的重要原因。