電橋法是一種常用的測(cè)量電阻的方法,其原理是利用并聯(lián)電路中阻值相等時(shí)電壓相等的原理來(lái)測(cè)量待測(cè)電阻的阻值。電橋法可分為無(wú)限電橋法和有限電橋法兩種,本文將著重講解無(wú)限電橋法的原理及其測(cè)量過程。
一、無(wú)限電橋法的原理
無(wú)限電橋法是指用一個(gè)電橋,在電橋電阻、電源和待測(cè)電阻這三個(gè)量中,只改變待測(cè)電阻的值,借助電橋平衡條件的原理來(lái)測(cè)量待測(cè)電阻的值。電橋電路的平衡條件為:
$$ \frac{r_1}{r_2}=\frac{r_3}{r_4} $$
其中,$r_1$為已知電阻,$r_2$為可變電阻,$r_3$為電橋中待測(cè)電阻,$r_4$為電橋平衡時(shí)平衡電阻。
通過調(diào)節(jié)可變電阻$r_2$,使電橋平衡時(shí)電流為零,此時(shí)電橋電路中的阻值關(guān)系為:
$$ \frac{r_1}{r_2}=\frac{r_3}{r_4} $$
此時(shí)可通過平衡電阻$r_4$的阻值計(jì)算待測(cè)電阻的電阻值。即
$$ r_3=r_1 \times \frac{r_4}{r_2} $$
通過上述公式,我們就可以直接計(jì)算出待測(cè)電阻$r_3$的電阻值。
二、電橋法的測(cè)量過程
1. 建立電橋電路
在測(cè)量過程中,需要將電橋電路連通,接通穩(wěn)定的電源。如下圖所示:

2. 調(diào)整平衡電阻
調(diào)節(jié)可變電阻$r_2$的值,直到電橋平衡,此時(shí)電流為零。此時(shí)可記錄下平衡電阻$r_4$的阻值。
3. 計(jì)算待測(cè)電阻的阻值
根據(jù)上述公式,即可通過已知電阻$r_1$和平衡電阻$r_4$的阻值計(jì)算出待測(cè)電阻$r_3$的阻值。
三、無(wú)限電橋法的優(yōu)點(diǎn)
1. 精度高。由于電橋法的原理是利用并聯(lián)電路中阻值相等時(shí)電壓相等的原理,所以電橋法對(duì)電器件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)不敏感,因此其精度較高。
2. 測(cè)量范圍廣。電橋法可以測(cè)量各種電阻的阻值,只要電橋電路可以平衡,就可以測(cè)量。
3. 測(cè)量速度較快。只需采用合適的電源和電橋電路,即可使用電橋法測(cè)量電阻,速度較快。
四、電橋法的局限性
1. 對(duì)電橋電路的平衡精度要求高。如果平衡精度不夠高,會(huì)導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果的誤差增大。
2. 對(duì)環(huán)境的要求高。電橋法對(duì)環(huán)境的干擾比較敏感,如果環(huán)境因素不好,就會(huì)對(duì)測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生影響。
3. 部分待測(cè)電阻無(wú)法使用。只有當(dāng)待測(cè)電阻為無(wú)極性電阻,或者是帶極性電阻的恰當(dāng)方式時(shí),才能采用電橋法進(jìn)行測(cè)量。
總之,電橋法是一種用于測(cè)量電阻的常見方法,無(wú)限電橋法是其常用的一種變體。盡管電橋法具有其優(yōu)點(diǎn)和局限性,但隨著電橋電路、電源和電橋電路平衡技術(shù)的發(fā)展,電橋法仍然是一種重要的測(cè)量電阻的方法,使用得當(dāng)可以得到精準(zhǔn)和可靠的測(cè)量結(jié)果。