Измерение сопротивления мостовой схемой

Широкое распространение получил метод равновесного электрического моста постоянного тока для измерений сопротивления Rх с достаточно высокой точностью (Рис.28).

В одну из диагоналей моста, включают источник постоянного тока с напряжением Uи, а в другую диагональ с, d включают «нуль-индикатор» (НИ) в качестве которого используют микроамперметр, или миллиамперметр с магнитоэлектрической системой. Шкала НИ имеет отметку «0» по центру шкалы. А стрелка прибора может отклоняться вправо и влево от нуля. Состояние равновесия моста наступает в тот момент, когда стрелка НИ устанавливается в нулевое положение. На рис. 28 показана упрощенная схема электрического равновесного моста.

В плечи моста (ас), (св) включены сопротивления R1, R2, R3 известной величины. В плечо (вd) включен потенциометр R3 с небольшой погрешностью и снабженный рукояткой РР. На рукоятке нанесен указатель, по которому по шкале Щ можно вести отсчет величины измеряемого сопротивления Rх. В диагональ (ав) включен источник тока с напряжением Uи.

Свойство мостовой схемы состоит в том, что при равновесии моста ток в диагонали (сd) равен нулю и индикатор НИ покажет нулевое значение. При равновесии моста произведения противоположных плеч равны и следовательно справедливо равенство:

RxR2=R1R3; - условие равновесия моста постоянного тока.

Для электрического моста переменного тока, с учетом что Z1 полное сопротивление плеча (ас), Z2 полное сопротивление плеча (св), Z3 полное сопротивление плеча (вd), Zх полное сопротивление плеча (аd) условие равновесия будет:

ZxZ2=Z1Z3 ;

где Z2i=R2i + (XLi+XCi)2;

XL — индуктивное сопротивление,.

XC — емкостное сопротивление.

Из выражений следует, что при равновесии электрического моста потенциал цс в точке с равен потенциалу цd в точке d, напряжение Ucd = цс — цd = 0, а произведение противоположных плеч Zx Z2 и Z1 Z3 равны между собой.

При измерении Rx включают в плечо моста (аd) и ручкой РР потенциометра R3 изменяют сопротивление плеча (вd), добиваясь нулевого показания НИ. После этого с помощью указателя на ручке РР делают отсчет по шкале омов Щ. На рисунке 28 по положению НИ и указателя ручки РР потенциометра R3 показана величина сопротивления Rx = 25 Ом.

Если шкала потенциометра R3 проградуирована не в Омах измеряемого сопротивления Rх, а в величинах сопротивления R3, зависящего от положения ручки РР, тогда измеряемое сопротивление можно определить исходя из формулы равновесия моста:

Rx=R1R3/ R2 ;

Приборы, использующие этот метод, называются уравновешенными электрическими мостами. Для расширения диапазона измерения сопротивлений плечи (ас) и (св) имеют набор мер сопротивления (резисторы с высокой степенью точности), которые подключаются с помощь переключателей. Ручки переключателей мер сопротивления, ручка резистора R3 и шкала НИ находятся на передней панели прибора.