直流单臂电桥的使用与分析课件

模块2

直流单臂电桥的使用与分析

一、教学目标终极教学目标：熟悉直流单臂电桥测量电阻的操作步骤，分析其工作原理。促成教学目标：熟练掌握欧姆定律的应用理解电阻的串、并联特性掌握电阻混联电路的分析和计算过程动手采用直流单臂电桥测量电阻，理解其工作原理二、工作任务能采用直流单臂电桥测量电阻，当直流单臂电桥检流计指示值为零的时候，计算各电阻中电流的大小。

三.实践知识:

直流单臂电桥

电阻元件是直流电路中最重要的元件之一，有关电阻值的测量方法也多种多样。通常最普遍的方法是直接采用万用表来测量，只不过测量的结果误差较大；实验室里往往采用伏安法来测量，步骤比较烦琐；要想精确的测量电阻阻值，直流电桥是最佳的测量仪表。直流电桥按其功能可分为直流单臂电桥和直流双臂电桥，其中直流单臂电桥主要适合精确测量1Ω以上的电阻，所以使用比较广泛。1.直流单臂电桥简易原理图

图1-24是直流单臂电桥简易原理图，当电桥检流计指示值为零的时候，才可以进行读数。图1-24直流单臂电桥简易原理图

3.直流单臂电桥测量过程

1)将被测电阻接入“Rx”接线柱两端。估计被测电阻值，选择比例臂的适当数值。检查无误后，先按下电源开关“B”,再按下检流计按钮开关“G”,（按钮开关“B”“G”旋转90°可锁住），调节比较臂的四支旋钮，使检流计指针指“零”。此时电桥平衡，被测电阻值等于：比例臂读数乘比较臂读数（欧姆）。2)如无法估计被测电阻值，一般将比例臂放在1档，比较臂放在1000欧上，按下“B”按钮，然后轻按“G”按钮后即松开，如检流计指针晃向“＋”的一边，说明被测电阻大于1000欧，可把比例臂放在10档，再次接下“B”、“G”按钮，如果指针仍在“＋”边，可把比例臂放在100档。如果开始时指针晃向“－”边，则说明被测电阻小于1000欧，可把比例臂放在0.1档或0.01档上。如此，可得Rx的大约数值然后选定倍率，调节四个比较臂读数盘，使检流计平衡。4.直流单臂电桥使用注意事项:1)使用前先把检流计锁扣或短路开关打开，并调节调零器使指针或光点置于零位。

2)Rx接好后，先估计一下被测量的电阻阻值范围，选择合适的R2/R3比率，以保证比较臂R4的四档电阻都能充分使用。例如：Rx为几个欧姆时，应选比率为0.001。

3)电源和检流计按钮的使用：测量时先按“电源”按钮，再按“检流计”按钮。选定倍率后,若检流计指针向“＋”偏转，说明R4电阻小了，应增加比较臂R4数值。反之，指针若向“—”偏转，则应减小R4数值。测量完毕，先松开检流计按钮，后松开电源按钮。特别是在测量具有电感的元件（如线圈）一定要遵守上述操作顺序，否则将有很大的自感电动势作用于检流计，造成检流计损坏。

4)在电桥调平衡过程中，不要把检流计按钮按死，应是每改变一次比较臂电阻，按一次按钮测量一次，直至检流计偏转较小时，再按死检流计按钮。

5)测量结束不再使用时，应将检流计的锁扣锁上。问题:为什么直流单臂电桥这种桥式结构可以测量Rx阻值呢，它的工作原理是怎样的？这就需要我们讨论一下电阻的串并联问题。四.理论知识1.电阻的串并联1)电阻串联电路设电压、电流参考方向关联，则

A.电流：各电阻顺序连接，各电阻中流过的电流相同；

B.电压：电路的总电压等于各串联电阻的电压之和，即：

E.功率：电阻串连时，各电阻消耗的功率与电阻大小成正比，即电阻值大者消耗的功率大；等效电阻消耗的功率等于各串连电阻消耗功率的总和。2）电阻的并联设电压、电流参考方向关联，则A.电压:各电阻并联连接，各电阻中两端的电压相同；B.电流:电路的总电流等于各并联电阻的电流之和；(G=1/R为电导)C.等效电阻:D.分流:若已知并联电阻电路的总电流，求各分电阻上的电流称分流。E.功率:电阻并联时，各电阻消耗的功率与电阻大小成反比，即电阻值大者消耗的功率小；等效电阻消耗的功率等于各并连电阻消耗功率的总和。

②用分压方法:从上题可得求解串、并联电路的一般步骤：

A.求出等效电阻或等效电导；

B.应用欧姆定律求出总电压或总电流；

C.应用欧姆定律或分压、分流公式求各电阻上的电流和电压。判别电路的串并联关系一般应掌握下述四点：

A.看电路的结构特点。若两电阻是首尾相联就是串联，是首首尾尾相联就是并联。

B.看电压电流关系。若流经两电阻的电流是同一个电流，那就是串联；若两电组上承受的是同一个电压，那就是并联。

C.对电路作变形等效。如左边的支路可以扭到右边，上面的支路可以翻到下面，弯曲的支路可以拉直等；对电路中的短线路可以任意压缩与伸长；对多点接地可以用短路线相连。D.找出等电位点。对于具有对称特点的电路，若能判断某两点是等电位点，则根据电路等效的概念，一是可以用短接线把等电位点联起来；二是把联接等电位点的支路断开（因支路中无电流），从而得到电阻的串并联关系。4)判别电路的串并联关系练习题:求下列各电路中的等效电阻RAB.2.数值计算：如图1-33，已知E=4.5V,R1=4Ω,R2=10Ω,R3=5Ω,当直流单臂电桥检流计指示值为零的时候，计算各电阻中电流的大小？解：当检流计指示值为零时，即意味着b、c两点同电位，R1与RX串联，R2与R3串联，然后两者再并联。电桥平衡时，RX=2Ω总电流I=E/R总=E/[(R1+RX)//(R2+R3)]=1.05AI1=（R2+R3）I/(R1+R2+R3+R4)=0.75AI2=I-I1=0.3A

II1I2五、拓展知识

直流双臂电桥

直流单臂电桥只能测量1欧以上的电阻