平衡電橋

中文名稱：平衡電橋

英文名稱：balancing bridge

定義：為使應變片電橋測量電路達到平衡的附加電橋電路。

應用學科：機械工程（一級學科）；實驗室儀器和裝置（二級學科）；應變測量儀器-應變測量儀器測試方法（二級學科）

【目的和要求】

通過實驗研究直線電橋──惠斯通電橋的平衡條件，並學習它的使用方法。

【儀器和器材】

直線電橋（J2364型），檢流計（J0409型或J0409－1型），簡式電阻箱（J2362－1型），滑動變阻器（J2354－1型），單刀開關（J2352型），乾電池2節，導線若干。

【實驗方法】

1．將直線電橋的電阻絲AB（附在標尺上）、電阻箱R1、R2，檢流計G，滑動變阻器R0，電源E和開關S接成如圖4．16－2所示電路。D為電阻絲上滑動頭，並帶有按鍵開關，將D按下時，橋的支路才接通。電阻絲AB粗細均勻，故其阻值與長度成正比。

電路接好后應進行全面檢查，特別要檢查電阻箱R1、R2的接觸是否良好，觸頭處電路是否暢通。檢查后把R0的阻值調至最大。

2．調整電阻箱R1和R2的阻值，使R1/R2＝1．5。合上開關S，將滑動頭D移至AB的中央。瞬時按下滑動頭D的按鍵開關，觀察檢流計指針偏轉的大小及方向，然後將D向某方向移動幾厘米，再按下按鍵開關，此時檢流計指針如偏轉減小，則繼續沿這方向移動D，直至檢流計中的電流為零，這時滑動頭D所在位置就是電橋平衡的位置。如果D向該方向移動后，在按下按鍵開關時檢流計的指針偏轉增大，說明平衡位置不在這邊，應向反方向移動D。

為了準確找到平衡位置，可減小R0的阻值，提高電橋AB間的電壓，以提高其靈敏度。緩慢移動D的位置，並反覆“接通”和“斷開”按鍵開關，若檢流計指針確實不偏轉，就可以認為電橋達到平衡了。

3．改變電阻R1和R2的值，使R1：R2＝2和R1：R2＝0．5，按步驟2的要求重做實驗，並將結果填入下表中。

4．根據上表的記錄，可得出直線電橋平衡時，R1、R2、R3（L3）、R4（L4）之間應滿足關係：

R1：R2＝R3：R4

或R1：R2＝L3：L4

【注意事項】

1．J2364型直線電橋的比例臂是長為500毫米（阻值為3．2歐）的錳銅絲，其允許通過的電流為0．5安，故電橋A、B兩端的電壓不能超過1．5伏，否則電阻絲會發熱變形，損壞儀器。為此，應先計算R0的阻值最小為多少才能使通過電阻絲的電流不超過0．5安，如變阻器電阻偏小，可再串聯一個定值電阻作限流用。

2．連接R1和R2的四根導線的橫截面積要足夠大，長度要儘可能短些，接線端保持良好，以盡量減少附加電阻和測試誤差。

3．檢流計G允許通過的電流的最大值很小（J0409型為300微安），應加保護電阻。保護電阻r可以有兩種方法接入電路：在圖4．16－3甲中可變電阻r與G串聯，開始時r取最大阻值，隨著電橋逐漸平衡，可減少r值直至為零。在圖4．16－3乙中，r與G並聯，開始時r取最小阻值，隨著電橋的平衡，增大r阻值，直至斷開。

4．不要讓電流長時間通過G特別是電橋未達到平衡時。將D的按鍵開關按下去時不要用力過大，也不要按住在電阻絲上滑動，以免磨損電阻絲。電阻絲如表面氧化或生鏽，可在電阻絲下墊兩層厚紙，再用細砂紙摩擦電阻絲，將其表面擦凈。墊紙的作用是防止刻度尺表面損壞。