7. 常識介紹
(1) 電橋電路
電橋電路是電學中一種很基本的電路連接方式,應用非常廣泛.這種電路的特點是把四個電學元件(可以是電阻,也可以是電容、電感,甚至非線性元件,稱為“橋臂”)連接成四邊形,在它的一條對角線A、C上連接電源,而在另一條對角線B、D上接檢測器,用來比較B、D兩點電勢是否相同.所謂“橋”,指的就是B、D兩點之間的電流通路.
電橋按所接的電源是直流還是交流而分為直流電橋和交流電橋兩大類.直流電橋的四個
橋臂都是純電阻元件,探測器一般用靈敏檢流計.惠斯通電橋是典型的直流電橋,早在1833年就有人提出基本的電橋網絡,十年之后,英國人惠斯通利用它精確測量電阻,故得名.交流電橋用交流電源(市電、信號發(fā)生器等)供電,橋臂可以是電容、電感以及它們的組合,探測器不能再用檢流計,通常用耳機,示波器、振動式靈敏電流計或其他整流型交流放大器.由于交流電橋的橋臂特性變化繁多,因而使用范圍更為廣泛：它可以用來測量電容、電感、兩線圈的互感以及耦合系數(shù)、磁性材料的磁導率、飽和特性、電容器的介質損耗等.當電橋的平衡條件與頻率有關時,還可用來測量頻率或者液體的電量.
(2) 檢流計
檢流計是一種重要的電學測量儀器,它除了用于測量微小電流或微小電壓外,還常用于電位差計、電橋等儀器中作為探知等電位點的指零儀表.根據(jù)靈敏度的高低(或電流常數(shù)的大小),檢流計大致可分為指針式和光點式兩類.在實際測量中如果要求靈敏度不太高的情況下可以用指針式檢流計,它的分度值一般為1.1×10-6A／格左右,如果要求靈敏度比較高時,可以用光點式檢流計,它的分度值小于5×10-9A／格,以下主要介紹指針式檢流計.
AC5型直流指針式檢流計屬于便攜型磁電式結構,其可活動部分固定在張絲上面,因此,使用時需要水平放置.如果儀器略有傾斜對測量影響不大.為了使檢流計的測量機構不受外界污垢或其他雜質的影響,把檢流計的全部測量機構裝在膠木外殼里,并且密封嚴密,起到了很好的保護作用.
AC5型直流指針式檢流計面板如圖5.6-4所示,它的內部測量機構為磁電系統(tǒng),測量工作原理為,當線圈內通入微小的電流時,由于帶有電流的線圈是位于永久磁鐵的磁場中,所以帶有電流的線圈與磁鐵的磁場相互作用產生轉動力矩,使指針偏轉,檢流計的反作用力矩由起導電作用的張絲產生.
檢流計的活動部分用短路阻尼的方法制動,這樣可防止可動部分、張絲等機械振動而引起的變形,當小旋鈕移向紅色圓點位置時,線圈即被短路,從面板上可看出有一個零點調節(jié)旋鈕,此旋鈕當指針不指零點時,可很方便地將其調到零點.標出“+、—”的是兩個接線柱,另外還有“電計”及“短路”兩個按鈕,在測量中電計按鈕按下,檢流計即被接入電路,如需將檢流計長期接入電路時,可將電計按鈕按下,并轉一角度即可.若在使用過程中檢流計指針不停地擺動時,將短路按鈕按一下,指針便立即停止擺動,使用起來特別方便靈敏.
8. 思考題
(1) 電橋由哪幾部分組成? 電橋平衡的條件是什么?
(2) 用滑線式惠斯通電橋測電阻時,電橋的平衡條件是什么? 滑鍵D在什么位置時,測量結果的相對誤差最小?
(3) 用滑線式惠斯通電橋測電阻時,把R0和RX交換位置后,待測電阻RX的計算公式與交換前的計算公式有何不同?
(4) 若待測電阻RX的一個接頭接觸不良,電橋能否調至平衡?
(5) 用QJ24型直流單臂電橋測電阻時,確定比率臂旋鈕指示值的原則是什么? 如果一個待測電阻的大概數(shù)值為35kΩ,比率臂旋鈕的指示值應為多少?