開(kāi)爾文電橋的定義

開(kāi)爾文電橋又稱“雙臂電橋”，是一種利用電位比較的方法進(jìn)行測(cè)量的儀器，具有很高的靈敏度和準(zhǔn)確性，在電測(cè)技術(shù)和自動(dòng)控制測(cè)量應(yīng)用極為廣泛。而開(kāi)爾文電橋又是惠斯通電橋的變形，在測(cè)量小阻值電阻（通常《1歐）時(shí)具有相當(dāng)高的準(zhǔn)確度，適于測(cè)量10-5～10Ω低阻值電阻。

1862年英國(guó)的W.湯姆孫在研究利用單比電橋測(cè)量小電阻遇到困難時(shí)，發(fā)現(xiàn)引起測(cè)量產(chǎn)生較大誤差的原因是引線電阻和連接點(diǎn)處的接觸電阻。這些電阻值可能遠(yuǎn)大于被測(cè)電阻值。因此，他提出了如圖1所示的橋路，被稱為湯姆孫電橋。后因他晉封為開(kāi)爾文勛爵，故又稱開(kāi)爾文電橋。圖中R3、R4分別是標(biāo)準(zhǔn)電阻與被測(cè)小電阻器，R1、R2是形成所需比值的兩橋臂。r是跨線電阻（包括R3、R4兩電阻器間的引線電阻、接觸電阻及內(nèi)部連線電阻）。

為獲得準(zhǔn)確的測(cè)量結(jié)果，消除r的影響，須將r按R1和R2的同樣比例分配給R3和R4，R姈和R娦就是為此目的而設(shè)置的。在電橋調(diào)平衡時(shí)，應(yīng)保直流電橋持R姈、R娦的比值一直與R1R2的比值相等。由于這一特點(diǎn)，這種橋路又稱雙比電橋。所測(cè)電阻值可低到毫歐級(jí)或更小。根據(jù)雙比電橋原理又發(fā)展出史密斯電橋，三平衡電橋和四跨線電橋等，使得采用橋路測(cè)小電阻的理論與實(shí)踐臻于完善。

開(kāi)爾文電橋的工作原理

雙臂電橋正是把四端引線法和電橋的平衡比較法結(jié)合起來(lái)精密測(cè)量低電阻的一種電橋。

把四端接法的低電阻（如待測(cè)低電阻和比較臂低電阻）接入原單臂電橋，如圖9所示。

這樣就多了一臂，最后就演變成為圖10的雙臂電橋的電原理圖，從原理圖中易見(jiàn)：為了進(jìn)一步考慮有關(guān)引線電阻和接觸電阻的影響，而接入電阻R3和R4，而且它們的值務(wù)必大于10Ω。且為考慮電橋平衡時(shí)R4/R2與R3/R1的差別對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響，使分流電流I3值較小，我們就用小于0.001Ω的粗導(dǎo)線R來(lái)連接電阻Rn和Rx。為增加靈敏度，加接一放大電路，使不平衡電流I0，通過(guò)放大后再由檢流計(jì)指示。

當(dāng)電橋達(dá)到平衡時(shí)，通過(guò)檢流計(jì)中的電流，I0=0說(shuō)明C，D兩點(diǎn)電位相等，設(shè)計(jì)時(shí)R1、R2、R3、R4均遠(yuǎn)大于附加引線和接觸電阻，根據(jù)基爾霍夫第二定律，可以得出下列方程組：

為什么利用雙臂電橋測(cè)量低電阻時(shí)能夠排除或減小接線電阻和接觸電阻對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響？

①由圖10所示：被測(cè)電阻Rx和標(biāo)準(zhǔn)電阻Rn之間用阻值小于0.001Ω的粗導(dǎo)線接線使分流電流I3值較小，從上式可以看出，即使有很小的差別，被測(cè)電阻總是按上進(jìn)行計(jì)算。這樣就減少了這部分電阻和接觸電阻對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響。

②Rx和Rn與電源連接的接線電阻，Cn1和Cx2的接觸電阻，只對(duì)總的工作電流I有影響，而對(duì)電橋的平衡是無(wú)影響的，所以，這部分導(dǎo)線電阻和接觸電阻對(duì)測(cè)量結(jié)果也是沒(méi)影響的。

③電位接頭Pn1、Pn2、Px1、Px2的接觸電阻以及導(dǎo)線電阻包括在相應(yīng)的橋臂支路；由于電阻R1，R2，R3，R4都選擇在10Ω以上，接觸電阻和導(dǎo)線電阻同這個(gè)數(shù)值比較起是微不足道的，所以對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響也極微小。這樣就減少了這部分接觸電阻和導(dǎo)線對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響。

開(kāi)爾文電橋技術(shù)指標(biāo)

1、測(cè)量范圍共分三檔 a.×0.1 0～2.17×10 Ω

b、×1.0 0～2.17×10 Ω

c、×10 0～2.17×10 Ω

2、工作電流：4.0安培；

3、刻度尺分度：100格均勻刻度；

4、粗細(xì)均勻的黃銅棒電阻均勻分布，滑動(dòng)觸頭接觸良好，調(diào)節(jié)方便；

5、比例臂電阻由誤差為±0.1%的8個(gè)標(biāo)準(zhǔn)電阻按一定順序排列構(gòu)成；

6、待測(cè)金屬棒：黃銅棒、紫銅棒、鋁棒、鐵棒各一根；

7、儀器外形尺寸：500×250×60mm