直流單臂電橋的使用與分析第一頁，共十八頁，2022年，8月28日

三.實踐知識:

直流單臂電橋

電阻元件是直流電路中最重要的元件之一，有關(guān)電阻值的測量方法也多種多樣。通常最普遍的方法是直接采用萬用表來測量，只不過測量的結(jié)果誤差較大；實驗室里往往采用伏安法來測量，步驟比較煩瑣；要想精確的測量電阻阻值，直流電橋是最佳的測量儀表。直流電橋按其功能可分為直流單臂電橋和直流雙臂電橋，其中直流單臂電橋主要適合精確測量1Ω以上的電阻，所以使用比較廣泛。第二頁，共十八頁，2022年，8月28日1.直流單臂電橋簡易原理圖

圖1-24是直流單臂電橋簡易原理圖，當(dāng)電橋檢流計指示值為零的時候，才可以進(jìn)行讀數(shù)。圖1-24直流單臂電橋簡易原理圖第三頁，共十八頁，2022年，8月28日2.直流單臂電橋外殼上的部件

1)檢流計指針:當(dāng)有電流流過檢流計時,指針會發(fā)生偏轉(zhuǎn),流過電流的方向不同,指針偏轉(zhuǎn)的方向也不同。2)比例臂旋鈕、比較臂旋鈕：分別連接R1以及R2、R3電阻（實際電路中電阻有多組），通過調(diào)節(jié)旋鈕可以選擇相應(yīng)的電阻與之相連接，最后的Rx讀數(shù)為比例臂和比較臂讀數(shù)的乘積。調(diào)零器：用以測量前的指針調(diào)零工作。必須先將檢流計鎖扣打開，才能進(jìn)行調(diào)零。Rx接線柱：用以接被測電阻。檢流計連接片：通常放在“外接”位置。為提高在高阻值測量中的精度，需外接高靈敏度檢流計時，應(yīng)將連接片放在“內(nèi)接”位置，外接檢流計接在“外接”兩端鈕上。檢流計按鈕開關(guān)“G”和電源開關(guān)“B”：旋轉(zhuǎn)90°可鎖住，測量過程中調(diào)平衡時按下按鈕“B”然后輕按檢流計按鈕“G”；在測量具有電感的元件（如線圈）完畢時，需先松開檢流計按鈕，后松開電源按鈕。圖1-25直流單臂電橋外形圖第四頁，共十八頁，2022年，8月28日

3.直流單臂電橋測量過程

1)將被測電阻接入“Rx”接線柱兩端。估計被測電阻值，選擇比例臂的適當(dāng)數(shù)值。檢查無誤后，先按下電源開關(guān)“B”,再按下檢流計按鈕開關(guān)“G”,（按鈕開關(guān)“B”“G”旋轉(zhuǎn)90°可鎖住），調(diào)節(jié)比較臂的四支旋鈕，使檢流計指針指“零”。此時電橋平衡，被測電阻值等于：比例臂讀數(shù)乘比較臂讀數(shù)（歐姆）。2)如無法估計被測電阻值，一般將比例臂放在1檔，比較臂放在1000歐上，按下“B”按鈕，然后輕按“G”按鈕后即松開，如檢流計指針晃向“＋”的一邊，說明被測電阻大于1000歐，可把比例臂放在10檔，再次接下“B”、“G”按鈕，如果指針仍在“＋”邊，可把比例臂放在100檔。如果開始時指針晃向“－”邊，則說明被測電阻小于1000歐，可把比例臂放在0.1檔或0.01檔上。如此，可得Rx的大約數(shù)值然后選定倍率，調(diào)節(jié)四個比較臂讀數(shù)盤，使檢流計平衡。第五頁，共十八頁，2022年，8月28日4.直流單臂電橋使用注意事項:1)使用前先把檢流計鎖扣或短路開關(guān)打開，并調(diào)節(jié)調(diào)零器使指針或光點置于零位。

2)Rx接好后，先估計一下被測量的電阻阻值范圍，選擇合適的R2/R3比率，以保證比較臂R4的四檔電阻都能充分使用。例如：Rx為幾個歐姆時，應(yīng)選比率為0.001。

3)電源和檢流計按鈕的使用：測量時先按“電源”按鈕，再按“檢流計”按鈕。選定倍率后,若檢流計指針向“＋”偏轉(zhuǎn)，說明R4電阻小了，應(yīng)增加比較臂R4數(shù)值。反之，指針若向“—”偏轉(zhuǎn)，則應(yīng)減小R4數(shù)值。測量完畢，先松開檢流計按鈕，后松開電源按鈕。特別是在測量具有電感的元件（如線圈）一定要遵守上述操作順序，否則將有很大的自感電動勢作用于檢流計，造成檢流計損壞。

4)在電橋調(diào)平衡過程中，不要把檢流計按鈕按死，應(yīng)是每改變一次比較臂電阻，按一次按鈕測量一次，直至檢流計偏轉(zhuǎn)較小時，再按死檢流計按鈕。

5)測量結(jié)束不再使用時，應(yīng)將檢流計的鎖扣鎖上。問題:為什么直流單臂電橋這種橋式結(jié)構(gòu)可以測量Rx阻值呢，它的工作原理是怎樣的？這就需要我們討論一下電阻的串并聯(lián)問題。第六頁，共十八頁，2022年，8月28日四.理論知識1.電阻的串并聯(lián)1)電阻串聯(lián)電路設(shè)電壓、電流參考方向關(guān)聯(lián)，則

A.電流：各電阻順序連接，各電阻中流過的電流相同；

B.電壓：電路的總電壓等于各串聯(lián)電阻的電壓之和，即：

第七頁，共十八頁，2022年，8月28日C.等效電阻：電阻串聯(lián)，其等效電阻等于各分電阻之和；等效電阻大于任意一個串聯(lián)的分電阻。即:D.分壓：若已知串聯(lián)電阻兩端的總電壓，求各分電阻上的電壓稱分壓。電阻串聯(lián)，各分電阻上的電壓與電阻值成正比，電阻值大者分得的電壓大。因此串聯(lián)電阻電路可作分壓電路。

第八頁，共十八頁，2022年，8月28日E.功率：電阻串連時，各電阻消耗的功率與電阻大小成正比，即電阻值大者消耗的功率大；等效電阻消耗的功率等于各串連電阻消耗功率的總和。第九頁，共十八頁，2022年，8月28日2）電阻的并聯(lián)設(shè)電壓、電流參考方向關(guān)聯(lián)，則A.電壓:各電阻并聯(lián)連接，各電阻中兩端的電壓相同；B.電流:電路的總電流等于各并聯(lián)電阻的電流之和；(G=1/R為電導(dǎo))第十頁，共十八頁，2022年，8月28日C.等效電阻:D.分流:若已知并聯(lián)電阻電路的總電流，求各分電阻上的電流稱分流。E.功率:電阻并聯(lián)時，各電阻消耗的功率與電阻大小成反比，即電阻值大者消耗的功率?。坏刃щ娮柘牡墓β实扔诟鞑⑦B電阻消耗功率的總和。

第十一頁，共十八頁，2022年，8月28日電路中有電阻的串聯(lián)，又有電阻的并聯(lián)的電路稱電阻的串并聯(lián)電路。電阻相串聯(lián)的部分具有電阻串聯(lián)電路的特點，電阻相并聯(lián)的部分具有電阻并聯(lián)電路的特點。3)電阻的混聯(lián):例1求圖1-31所示電路的I1,I4,U4解：①用分流方法:第十二頁，共十八頁，2022年，8月28日②用分壓方法:從上題可得求解串、并聯(lián)電路的一般步驟：

A.求出等效電阻或等效電導(dǎo)；

B.應(yīng)用歐姆定律求出總電壓或總電流；

C.應(yīng)用歐姆定律或分壓、分流公式求各電阻上的電流和電壓。第十三頁，共十八頁，2022年，8月28日判別電路的串并聯(lián)關(guān)系一般應(yīng)掌握下述四點：

A.看電路的結(jié)構(gòu)特點。若兩電阻是首尾相聯(lián)就是串聯(lián)，是首首尾尾相聯(lián)就是并聯(lián)。

B.看電壓電流關(guān)系。若流經(jīng)兩電阻的電流是同一個電流，那就是串聯(lián)；若兩電組上承受的是同一個電壓，那就是并聯(lián)。

C.對電路作變形等效。如左邊的支路可以扭到右邊，上面的支路可以翻到下面，彎曲的支路可以拉直等；對電路中的短線路可以任意壓縮與伸長；對多點接地可以用短路線相連。D.找出等電位點。對于具有對稱特點的電路，若能判斷某兩點是等電位點，則根據(jù)電路等效的概念，一是可以用短接線把等電位點聯(lián)起來；二是把聯(lián)接等電位點的支路斷開（因支路中無電流），從而得到電阻的串并聯(lián)關(guān)系。4)判別電路的串并聯(lián)關(guān)系第十四頁，共十八頁，2022年，8月28日練習(xí)題:求下列各電路中的等效電阻RAB.第十五頁，共十八頁，2022年，8月28日

直流單臂電橋的原理分析

1．原理分析:圖1-32是QJ24型直流單臂電橋原理圖。其中R2、R3、R4為標(biāo)準(zhǔn)電阻元件。R4為比較臂，R2、R3為比率臂(R2/R3)單臂意即單比率臂。Rx為被測電阻，是為測量臂。直流單臂電橋用于測量阻值（1Ω～0.1MΩ）直流電阻。當(dāng)電橋平衡時有：

第十六頁，共十八頁，2022年，8月28日2.數(shù)值計算：如圖1-33，已知E=4.5V,R1=4Ω,R2=10Ω,R3=5Ω,當(dāng)直流單臂電橋檢流計指示值為零的時候，計算各電阻中電流的大??？解：當(dāng)檢流計指示值為零時，即意味著b、c兩點同電位，R1與RX串聯(lián)，R2與R3串聯(lián)，然后兩者再并聯(lián)。電橋平衡時，RX=2Ω總電流I=E/R總=E/[(R1+RX)//(R2+R3)]=1.05AI1=（R2+R3）I/(R1+R2+R3+R4)=0.75AI2=I-I1=0.3A

II1I2第十七頁，共十八頁，2022年，8月28日五、拓展