为什么灵敏电流计串联,并联电阻就成电压表电流表?为什么串联电阻越小电流表量程越大?_百度作业帮
为什么灵敏电流计串联,并联电阻就成电压表电流表?为什么串联电阻越小电流表量程越大?
为什么灵敏电流计串联,并联电阻就成电压表电流表?为什么串联电阻越小电流表量程越大?
首先要知道几件事情一是串联电路分电压,并联电路分电流二是灵敏电流计特点是内部电阻小,表的量程小,不可测量大电流,会打坏表的指针三是公式 U=RI 就是电压=电阻X电流好了,串联成电压表：直接用灵敏电流计测大电压的话,由公式可知通过灵敏电流计的电流会很大,会打坏表,所以只能给灵敏电流计很小的电压,这样就要串联分电压,串联个大电阻分掉很大部分电压,保护灵敏电流计并联成电流表：直接用灵敏电流计测大电流的话,会打坏表的指针,这时需要并联分电流,并联个小电阻,会分掉大部分电流,保护灵敏电流计你的第二个问题串联电路的总电阻是各个电阻的和,串联的电阻越小,总电阻越小电压不变时,电阻越小,电流越大也就是表的量程越大
不难理解。电压表的内阻要求较大，所以需要串联大电阻。电流表要求内阻小，则根据并联的规律，并联后的总电阻比最小的还小。后一问应该是并联一个小电阻。完全手打，求采纳。不懂再问我。我的意思是解释下原理我的意思是解释下原理改装了为什么变电流表电压表？量程大小怎么看？...
我的意思是解释下原理
改装了为什么变电流表电压表？量程大小怎么看？
因为电流计线圈本身有电阻，因此串联电阻起分压限流作用，可以制成电压表，并联电阻起分流作用，可以制成电流表
由于灵敏电流计的原理和制造等原因，使其具有较高的灵敏度，同时其量程Ig和内阻Rg也很小，当用作检流计时，它可以检测到极小的电流，并且由于其内阻较小，测量时流过的电流也很小，对被测电路的影响也很小。
但是，把内阻为Rg、满偏电流为Ig的高灵敏电流计作为电流表使用，测量较大的电流时：一方面，它通过很小的电流就已经满偏(指针已经偏转到最大位置)了，就是说它的量程不够；另一...
能问得有点条理吗？电阻是最常见的电子电器设备的单位之一，电阻基准是各标准实验室必须保持的基准之一，精密计量电阻是常见的实验室操作。
不太精密的测量可以用万用表、电桥直接进行电阻测量，但精密的电阻测量，就不能直接用万用表测试了，哪怕是用最高档的8位半也不行。
采取的办法，是要在各电阻之间进行对比。而为了能够准确的进行电阻对比，要用到各种电阻比较仪器。
本文试图又浅入深探讨一下电阻的测量/对比方法，最后给出一个自制Warshawsky比较电桥的实例。
一、电阻的测量方法
1.1、直接测量法，也叫转换测量法、I-V法。
测量时，把电阻欧姆先转换成别的量再测量。比如把被测量电阻施加以一个已知的电压，那么再测量流过电阻的电流，根据欧姆定律，这个电流与电阻成正比。因此，我们采用测量这个电压，就可以得到电阻值。
直接测量简单快速，但转换后很多因素直接参与误差贡献，比如恒流源的精度、电压表的精度都直接影响被测电阻值。
用质量/砝码的称量来举例，用弹簧称称量砝码，就属于直接测量，要求仪器的线性度良好，但也与重力、弹性等太多因素有关，误差可能比较大。
为了排除引线电阻和接触电阻的影响，可以采用4线测试。
四线测试首先要有个精密恒流源，用其中的2线接到电阻上。这样吗无论有多大的接触电阻和引线电阻，电流都是恒定的。
另外还有两个电压接点，由于电压表输入阻抗非常高，因此可以认为2根电压引线是没有压降的，因此无论有多大的接触电阻和引线电阻也都是没有影响的。
1.2、对比法
对比法就是用另外一个标准电阻与被测电阻进行比较，若二者平衡，那么对比指示为0或者居中。其优势是，不要求指示仪表的准确性。对比法根据被测量和标准量是否相等，可以再分成同值对比和不同值对比两种。
同值电阻对比，比如等臂电桥。由于电桥两臂相等，因此制造时可以做的一样，一致性和对称性可以做得很好，因此对比起来误差小；
非同值电阻对比，比如普通电桥。此时电桥臂的阻值不一样，因此采用的电阻就不一样（比如采用不同线径的电阻丝），测量时电压、发热情况也不一样，因此会存在更多的产生误差的机会。
用质量/砝码的称量来举例，常见的天平就是同值对比。而常见的杆称或者台秤就是非同值对比。无论如何，由于是对比，因此比如重力的变化就对称量没有影响。
1.3、替代法
其实，等臂电桥或者机械天平，尽管做的表面上很对称，但任何东西不可能做到完全对称，比如漏电阻、内部引线电阻、分压不均匀等。尽管可以用交换法来抵消一部分，但交换与替代有类似的地方。
替代法其实就是一种方法，是在以上两种方法的基础上，把被测量和标准不是同时异地，而是同地分时对比。先把标准放上去，电桥或者天平的另一端加个假负载（Dummy），调整平衡或者记下误差/读数后，把被测物换上来，重新调节平衡或读数。这样，由于臂长不一样、引线电阻不一致或者漏电等造成的因素可以几乎完全消除，只剩下短期稳定性而引起的可重复性是误差的来源，而这个误差可以通过多次测量来减少。
也就是说，有了对比法的器材，就可以进行替代法操作。历史上，曹冲称象可以说就是一个典型的替代法。
替代法之四线电阻法
如图，2个对比电阻的电流端直接串联（一直串联不转换），通以恒流电源，这样其接触电阻和引线电阻是不影响电流的。电压端可以切换对比。
二、常见的电阻比较仪器极其简单原理
2.1、单臂电桥
单臂电桥又叫惠斯通电桥（Wheatstone桥），这个四臂结构是直流电桥的基本形式。采用平衡原理，当两个臂的分压比一样的时候，电桥输出A、B两点的电位差就为零（平衡），此时有R1/R3=R2/R4，而且此平衡公式与电源电压、检流计的灵敏度参数等无关，因此广泛用于电阻测量。但另一方面，由于有不可避免的引线电阻接触电阻的影响，有一定误差，尤其是低电阻的时候误差比较大，例如，0.1&O的引线和接触电阻一般难免，因此，用此电桥测量1k&O的时候不要期待会有好于0.01%的结果，因此适合中等以上电阻的场合。
单电桥很重要的一个参数就是（相对）灵敏度，表明被测量电阻变化一个微小值后，输出电压变化了多少。
由于电阻的变化和输出的变化都用相对值来表示，因此又叫相对灵敏度。灵敏度的计算，很少见有文献描述，这里给出一个[1]：
这个公式看起来很复杂，但比较全。其中&是某电阻相对变化率，Rg是电源内阻，Rd是检测器的输入电阻。
若检测器的电阻非常大（开路），而且另S=Ei/Eo/&为相对灵敏度，那么公式将简化为：
如果再假设电源电阻为0，那么公式进一步简化成
即S = 1 / (2 + R1/R3 + R3/R1)。
这个公式里没有出现R2和R4，因为平衡时其比例与R1/R3相同。&
灵敏度代表了电桥因电阻失衡后的输出大小，当然是越高越好。那么如何提高灵敏度呢？显然，当R1/R3=1时，相对灵敏度最高，为1/4。换句话说，当上电阻等于下电阻时，灵敏度为最高。此时当某电阻有1%的变化，将有0.25%的电压输出。但若R1和R3不平衡，比如商品电桥进行1:10测量时，那么相对灵敏度为1/(2 + 10 + 0.1) = 0.083，比0.25小了不少（为1/3）。
同样可知，当进行1:100测量时，那么相对灵敏度为1/(2 + 100 + 0.1) = 0.0098，是0.25小了不少（为1/25.5）。
因此，为了能提高灵敏度，就要把电桥的检测点设计成电源电压的一半左右。
就这样一个小小的灵敏度公式，竟然很少有人来研究。国有一个文献[8]，尽管最后也得到了类似公式，但过重的强调了绝对灵敏度，把电源、检流计这些非电桥的参数也包含到了公式之中，而把最重要的桥臂比率对灵敏度的影响给忽略了。另外一篇[9]只是定性的分析了灵敏度。实际上，国内很多电桥产品都是仿造别人的灵敏度低下的产品，而且定型了多少年都没有改变。国外研究灵敏度的人也很少，否则为什么NIST在电桥设计时一点也不考虑灵敏度？这一点当讲到Warshawsky电桥的会有说明。另外，国外的商品电桥产品也是一样，由于祖传的设计缺陷，灵敏度被设计成非常低。
那么灵敏度低的电桥有什么缺陷？
低灵敏度的电桥，分辨不够，因此精度也下降
低灵敏度的电桥，势必要提高电源电压来补足灵敏度，那样会造成发热大，温度稳定性不佳，指标降低
灵敏度最高为25%，理论上不可能再高了。
实际电桥，如果选择对称，是可以达到这个灵敏度的。
2.3、双臂电桥
双臂电桥又叫开尔文电桥（Kelvin桥），克服了接触电阻而引起的误差，适合低阻测量。双臂电桥的基本原理仍然是普通的电桥的平衡原理，但普通电桥测量时有难于克服的引线电阻和接触电阻，在低阻测量时尤其不能忽视。为了解决这个问题，Kelvin在最关键的Rx和Rs结合节点引入另外一个辅助桥臂，把这个讨厌的电压进行比例分配，因此大大的减少了引线电阻和接触电阻的影响。为了能够进行双桥测量，要求被测和被比较电阻必须是四端的。当然，精密电阻尤其是低阻标准电阻无一例外都是四端的。网上有一篇比较经典的文章介绍该电桥的原理可以参考[2]。
当然，上面的连接中图画的不太直观。现引用我自己一本书[1]中的图来说明。
与简单电桥比，双桥最大的变化就是右边的节点的展开。其中rA、r&和r5分别代表两引线电阻和接触电阻，比较小，但上面有压降不能忽略，而这个压降从理想情况看应该按照Rx（被测电阻）和Rs（标准电阻）的比例来分配。事实上，新引入的辅助桥ra、rb就是干这个用的，其比值被同步的调节到Rx/Rs，而其引线电阻r3和r6又比较小，可以忽略，最后，总体误差就很小了。
另外，参考后边的QJ36实际接线图，双臂电桥实际上是首先是让两个电阻（标准和被测）从电流端外部串联，然后通以相同的电流，把电阻比较转化成电压后再进入电桥内部进行比较，电流端根本就不进入电桥。比较的过程中，用了另外一个电压可以调节的臂来解决的。另外，电阻Ri采用了一个尽可能短粗的铜质连接棒，以便减少电阻，以为这个电阻是与误差直接成正比的。
双臂电桥的弱点就是结构比较复杂，而且灵敏度比较低（由于设计原因和低阻原因），造成必须提高电压才能得到期待的分辨，但往往提高了电压就增加了电阻的消耗和发热，这是精密计量的大忌。我国和国际上都有规定，计量用的标准电阻在测试时不允许超过10mW的功率，这对于10k电阻就是10V，但对于1欧电阻就是0.1V，要想得到1ppm的分辨，就势必让检流计有0.05uV的分辨，同时要求其它误差都在这一水平，这对于双臂电桥也无能为力，因此发展出三次平衡电桥。
2.4、三次平衡电桥
三次平衡电桥的详细介绍参见文献[3]，不仅有原理，而且有操作步骤。
&&&&从结构上看，是在双桥的基础上，在两个引入电桥的电压端也加入了调节电阻ra和rb，这样，连同另外两个可调节的电阻rc、rd，四个电压端都接入了可调电阻。
从操作上看，通过短路S1和S2与否并调节RA、RC等6个可调电阻，使得任何左右对称的电阻，都要调节到与Rx和RT相同的比例。
从另外一个角度上看，双桥在单桥的一个节点上增加了一个辅助分压电阻，而这里的三次平衡电桥在另外两个节点上又增加了两个辅助分压电阻，而且与主电阻分别可调，因此才需要调节三次。三次平衡电桥的例子比如国产的QJ40、XQJ 3。
2.5、Warshawsky电桥
从双臂电桥的原理图可以看出，最根本的变化是在一个节点引入辅助分压。三次平衡电桥可以认为在三个节点上引入分压。事实上，电桥有4个节点，剩余节点上同样存在接触电阻和压降。把4个节点同时都进行辅助分压，就成为Warshawsky电桥。之所以这么称呼，是因为在1955年华沙夫斯基（Warshawsky）写了一篇文章[4]，详细介绍了此法。国内早期采用此电桥（称为四跨线电桥），并在早期的检定规范里（JJG 166-84）有介绍。
Warshawsky电桥的介绍文章有限，其原理将在下一节详细描述。
2.6、直接电流比较仪
直接电流比较仪，英文简写DCC，也叫直流比较仪式电桥，分辨力超高（1E-9），线性超高（1E-8），比较不确定度很高（1E-7之内）。
主要用与比较小电阻（1k以下），其原理是，让两个通过磁通平衡的装置可调比例的电流分别流过共地的被测电阻和标准电阻，这样其压差就可以用检流计/纳伏表非常灵敏的、直接的探测出来，调节比例让压差为0。而这两个电流是分别发生、用磁通平衡变压器来实现的，可以非常准确的调节比例。
这个在国际上被广泛用于测量1欧或者1k以下的电阻，图为加拿大MI公司的6010C，是一个全自动的DCC。国内的例子比如QJ55、QJ6675、QJ9975。
2.7、二进制分压器
适合高阻抗测量，也叫Cutkosky Divider。原理见文献[6][7]。介绍二进制分压器的文章也很少，主要来自加拿大MI（测量国际）公司和美国Fluke公司。事实上，这两篇文章内容基本上是一样的，[6]要好一些。
原理很简单，就是利用一个二进制分压器产生精密电压，通过检零计/纳伏表来得到两个比较电阻上的4个电压值，由此可以计算出两个电阻上的电压从而电阻比例精确可知。右图为加拿大MI公司的6000B高阻测量仪器，采用的就是这个原理，可以用来测量1k&O到1T&O之间的电阻，分辨和线性为25位二进制（3E-8），比较不确定度&1E-7。
2.8、我自己的一种方法
与双臂电桥的一半相同，即让两个电阻（标准和被测）串联通以相同的电流，把电阻比较转化成电压比较。
为此，要做几个短期稳定的恒流源，比如100mA用于测试1欧，10mA用于测试100欧，1mA用于测试10k等。
至于如何比较这两个电压，有两个子方法。
A、采用Linear的LTC1042，把某个电压传递到另外一个的地上，即达到两个电压共地，这样就可以用检流计/纳伏表直接对比，达到高灵敏度、高分辨的目的。
B、用8位半万用表分别测量这两个电压，利用3458A的超级线性和超级转移特性（0.1ppm即1E-7），分别测试两个电阻上的电压，达到1E-7级别的比较精度。这样的比较不仅局限于两个相同电阻之间的比较，由于万用表的读数的通用性，可以测量一个范围内（10%-120%量程）的任何电压，都可以达到1E-7的比较精度，因此可以适合宽范围电阻的比较，包括10:1传递。
2.9、有关检流计/纳伏表
在电桥的测量中，必须检查电桥是否平衡，这就需要用非常灵敏的、探测电桥微小不平衡的设备。早期常见用检流计，国产的比如AC15系列，灵敏度从每格3E-10A开始（0.3nA），一直到1E-8A（10nA）。国外名字为GALVANOMETER。以前测量时，以低阻抗为主（比如1&O），而此时电压低，要求电压灵敏度也高，但对于内阻没有什么要求，因此AC15的某些型号内阻有很低的比如40&O。灵敏度达到每格0.1&V。但是，对于越来越多的高阻测量，这些检流计就不适合了，而是需要又能有高的电压分辨，同时又有高的输入阻抗。国外在80年代开始大量生产了所谓Null Detector，比如Fluke 845AR/AB（如图），具有1&V满量程档模拟显示，峰-峰值噪音仅为0.2&V，因此可以完全取代检流计。另外常见有Keithley 155 ，HP419，类似特点。这些Null Detector与检流计一样，最重要的用途就是看是否平衡，而不是用来读数的。尽管Null detector有读数功能，但误差比较大，达到3%左右，因此大多情况下只用来辅助定性分析。由于现代计量的方便性，很多场合下不仅需要零检测，而且需要很准确的知道到底偏离了多少，因此检流计和Null detector被逐渐淘汰，代之以纳伏表，一方面可以分辨到1nV，输入电阻很高，另一方面是数字读数，准确度很高，比如Keithley 181是6位半的。HP/Agilent 34420A是7位半的。当然，也有一些实验室，直接选择了8位半的万用表，利用了其良好的线性和准确性，同时又能够分辨出10nV的特点。数字表的输入电阻一般至少是10M&O，这对于一般电桥足够了。而且绝大多数数字表和纳伏表在低量程下具有&1G&O的输入电阻。
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北京市公安局备案编号： 京ICP备：号实验报告惠斯通电桥测电阻_中华文本库
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不需外接（电源和检流计） 。 测量时先根据待测电阻的粗测值（用万用电表粗测）选取恰当的比例系数（倍率）Kr，选取的原则是 在测量时应将测量盘电阻 R4 的各个刻度盘都用上，保证测量值有足够的有效数字，再将金属柱开关由“外 接”位置换接至“内接”位置。 仪器面板上标有 B、G 字母的按钮，分别表示电源和检流计开关，使用时应断续接通。接通时应先按 B 钮（先接通电源） ，再按 G 钮（后接通检流计） ；断开时则应先断 G 钮（先断开检流计） ，再断开 B 钮（后 断开电源） 。测量完毕后应将短路金属柱重新换接至“外接”位置上。要严格遵守此操作程序，否则，极 易损坏检流计。 6．测量中检流计的保护。 检流计作为平衡指示器，其允许通过的电流非常小，因此在实验过程中特别强调保护检流计。 用自组电桥测量时，应根据待测电阻 Rx 值，调 R4 与 Rx 近似，调节电桥平衡时，要遵循先粗后细的原 则，粗测时，先将 RG 调至最大，在电桥支路上串入高阻 R 减小通过检流计的电流；初步平衡后，再将 Rn 调至最小，并将 R 短接进行细测。 用箱式电桥测量时，应根据待测电阻 Rx 的值，选取适当的倍率 Kr，并调 Rs 与 Rx 近似，调平衡时，严 格执行先接通 B（电源） ，后接通 G（检流计） ；先断开 G，后断 B 的操作程序，实验完毕后应及时将“内 接”短路。 7．自组电桥线路中 RG 的作用。 滑线变阻器（RG）作为限流器串接于电源回路中，不仅用于调节桥臂电流的大小，而且还对电桥灵敏 度起着调节作用。 粗测时，将其阻值调至最大，使桥臂电流减小，降低电桥灵敏度；细测时，将其阻值调至最小，使桥 臂电流增大，提高电桥灵敏度。 实验内容 1、选择被测电阻及测量参数：选择好待测的电阻，根据其阻值范围选择合适的 K 值，由 K 值确定 R2、 R3 的阻值， 保证 R4 有 4 位效数字 （如 Rx 为 250Ω ， 为了保证 Rx 有 4 位有效数字， R2 为 100.0Ω ， R3 为 1000.0， R4 约为 2500Ω ） 。 注：选定电阻后，计算电阻额定电压，以便选择电源工作电压值。 2、查电源：打开电源，选好输出端，利用电压微调调节输出电压最小，然后关闭电源。 3、接线：按照实验线路图布置仪器，依照回路接线法接线。再检查各实验参数及连线是否正确。 4、测量：检查完成后，打开电源，调一微小电压输出，观察电路反应是否正常，若不正常（如检流 计指针通断时不偏转或偏转过大） ，则再次检查接线及各电阻阻值。正常后，将电压增大至工作电压，进 行测量。 5、重复 1~4，测量一个电阻共 10 次，电桥换臂前与换臂后各测量 5 次。 6、用箱式电桥测量同样八
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一、基本概念部分
测量及分类
误差及分类、偏差
描述测量结果的名词（精密度、正确度、准确渡）
高斯分布曲线及特征
描述正态分布的两个重要参数
标准差的意义
测量结果的正确表示方法及三要素
A类不确定度的计算
有效数字的舍入原则及科学表示法
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二、实验部分
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