E.用惠斯通电桥测电阻.05

R

图1 实验原理图

实验名称 用惠斯通电桥测电阻

一、前言

测电阻的方法有伏安法、半偏法、比较法、间接比较法、零示法、替代法、补偿法、转换测量法等，也可用万用表直接测量。本实验是用惠斯通电桥通过比较法测量电阻。

桥式电路是电磁测量中电路连接的一种基本方式。由桥式电路组成的电桥是一各种精密的电学测量仪器，可用来测量电阻、电容、电感和电平等电学量，并能通过转换测量，测出其它非电学量，如温度压力、频率、真空度等。电桥可分为单电桥（惠斯通电桥）和双电桥（开尔文电桥）两种，前者用于测量610~10Ω的中值电阻，后者用于测量510~10-Ω范围的低值电阻。

二、教学目标

1、了解桥式电路的基本结构及测电阻的原理。

2、掌握桥式电路的连接和调节电桥平衡的方法。

3、学会用自组电桥和箱式电桥测电阻。

三、教学重点

1、桥式电路测电阻的原理。

2、交换测量法消除仪器系统误差。

四、教学难点

1、熟练掌握调节电桥平衡的方法。

五、实验原理

如果将待测电阻x R 与标准电阻s R 并联到电源上，如图（1）所示，则有：D x B s I R I R =

即x B s D R I R I =

图2 惠斯通电桥原理图

如果从数学表达形式上看，两支路的电流D I 、B I 和标准电阻的阻值s R 已知，则可求出x R 。如果从物理实验方面看，要用上式求x R 。还必须解决两个问题：一是D I 、B I 怎样测？若用电流表测则不可避免地存在误差；二是公式是通过并联条件，即相比较的两电阻x R 、s R 两端的电压相同而得到的。怎样确保这个条件？惠斯登于1843年发明的电桥解决了以上两个问题。他在AB 和AD 之间用标准电阻21R R 代替D B I I 。在

BD 之间用灵敏电流计确定两点等电势。这样由图（1）改为图

（2）的惠斯登电桥(又称单电桥)。

由于检流计在BD 支路像“桥”一样架于BD 之间。故称为电桥。1R 、2R 、s R 、

x R 称为四个桥臂。称1R 2R 为比例臂。s R 为比较臂。x R 为待测臂。当BD 两点电势相等时，灵敏电流计G 中无电流通过。0G I =指针不偏转称为电桥平衡，否则不平衡。

由于电桥采用待测电阻与标准电阻相比较的方法。而制造较高精度的标准电阻并不困难。同时，灵敏电流计只用来判断有无电流，只要有足够的灵敏度即可。不存在接入误差。因此，用电桥测电阻准确度高，这是电桥测电阻的主要优点。

惠斯登电桥是最常用的直流电桥。当B 、D 两点间电势不等时，有电流通过检流计，电桥不平衡。调节s R 使检流计中电流为零(0G I =)，此时B 、D 两点间电势相等，电桥达到平衡，于是有1122

12x s I R I R I R I R ==，两式相较得：

1

2

x s s R R R CR R =

= （1）

（1）式即为本实验的测量公式。式中12C R R =称为比例系数。

由测量公式知，当电桥平衡时，四个桥臂的电阻间有一个简单的关系：两相对桥臂电阻的乘积相等。显然，x R 可由标准电阻1R 、2R 和s R 求得，与电源的电压无关。所以，电桥测电阻实质是比较测量法。由于标准电阻有很高的精确度，因而用电桥测电阻也有很高的精确度。

为了测量方便，箱式电桥上、比例系数C= R 1/R 2取成固定比率(倍率)。测量时先确定C ，然后调节R s 使电桥平衡，由公式R x = C R s 得到测量结果。

六、实验仪器

QJ-23型直流电阻电桥、指针式检流计、ZX21型旋转式电阻箱、滑线变阻器、多用电表、比例电阻盒、待测电阻盒、SS1972可跟踪直流稳压电源、开关。

七、实验内容与步骤

1、用自组电桥测电阻

(1) 合理布置仪器，按图(2)接线，先四边形电桥四臂，再接“桥”支路。实验前0K 、

1K 断开，调检流计“零位调节”钮，使指针指零。

(2) 在比例电阻盒上取12:1:1R R =，用万用表粗测x R 值(200x R ≈Ω)，根据粗测值在电阻箱上调s x R R ≈，并使n R 最大。

(3) 打开工作电源，调输出电压为5.0V 。合闸刀1K (0K 保持断开，以保护检流计)，用万用表检测BA 和DA 两端电压是否相等，调s R 使之约等。

(4) 粗调电桥平衡。保持滑线变阻器n R 阻值最大，点按检流计电计钮，调电阻箱

s R 使电桥平衡(检流计无电流通过)。

(5) 细调电桥平衡。调滑线变阻器n R 阻值最小，合闸刀0K (使保护电阻短路)，再次点按电计钮，微调s R 使电桥完全平衡，记下电阻箱上s R 的示值。

(6) 为消除12:1:1R R ≠带来的系统误差，交换1R 与2R 的位置(在图2中，将B 、D

点1R 、2R 的接线对换)，重复步骤2，记下示值s R '，并根据公式x R =电阻。由自组电桥不确定度公式计算x R 的不确定度x R U ，写出结果表达式。

2、用箱式电桥测电阻

(1) 打开电源，用万用表粗测待测电阻x R 的阻值(200x R ≈Ω)，并据此选择电压电压，将箱式电桥面板上的检流计()G 的转换开关从“外接”换到“内接”，接通桥支路（接通检流计）。调检流计“零位调节”钮，使指针指零。

(2) 将待测电阻x R 接入电桥回路。在保证s R 有四位有效数字的情况下，选择适当的倍率()C ，粗调四个刻度盘(s R )与x R 约等。

(3) 按下B 和G 健，微调刻度盘，调节s R 值，直到检流计指针指零。此时，电桥达到平衡，记下s R 的示值和C 值。

(4) 由箱式电桥的不确定度公式计算x R 的不确定度x R U ，写出结果表达式。

(5) 重复上述步骤，依次测量待测电阻板上12R R 和123R R R + 的阻值。

八、数据表格及数据处理

1．用自组电桥测电阻

粗测值(Ω) 12:R R 测量s R (Ω) 交换后s R '(Ω)

电阻箱等级α

x R

196.8

1：1

196.9

195.8

0.1

根据公式得出：x R ==196.35Ω

电阻箱误差公式()0.0051100

s R N α

?=

?++仪，式中α为电阻箱准确度等级，s R 为

测量时电阻盘示值，N 为测量时实际使用的电阻盘个数。电阻箱准确度等级0.1α=，实际使用刻度盘 4 个，即 N =4。

因为都是单次测量，故只考虑B 类分量，按正态分布处理，有

[]1

0.1%196.90.005(41)33

s R U ?=

=?++=仪0.0740Ω []1

0.1%195.80.005(41)33

s R U '

'?==?++=仪 0.0736Ω 则合成不确定度为

:

196.3x R B U U R ====0.0520.1≈Ω

测量结果表达式：1R =()196.40.1±Ω

2．用箱式电桥测电阻

待测x R (Ω)

倍率C

电阻盘示值s R (Ω)

测量值x s R CR =(Ω)

准确度等级α

2x R

0.1 1961 196.1 0.1 12x x R R 0.01 1892 18.92 0.2 123x x x R R R +

1

2019

2019

0.1

箱式电桥误差公式：100

s CR C α

?=

?+仪，式中α为电桥准确度等级，C 为倍率，s

R

为测量时刻度盘示值。

单次测量只考虑B 类分量，其不确定度合成公式服从均匀分布。

Ri B U U ?==

当0.1C =时，0.1α=

0.10.10.10.1196.10.1100100

S R ?=

??+=?+=仪0.2961Ω

1R U ?=

=0.1710.2≈Ω

测量结果表达式：x R =()196.10.2±Ω 当0.01C =时，0.2α=

0.20.2

0.010.0118.920.01100100

S R ?=

??+=?+=仪0.04784Ω

1R U ?=

=0.0280.03≈Ω

测量结果表达式：x R =()18.920.03±Ω 当1C =时，0.1α=

0.10.1

1120191100100

S R ?=

??+=?+=仪3.018Ω

1R U ?=

=1.7422≈Ω

测量结果表达式：x R =()20192±Ω

九、指导要点及注意事项

1、自组电桥接线时，应先接四个桥臂，再接桥支路，最后接入电源。

2、用电桥测电阻之前，必须先用万用表粗测待测电阻的阻值，并调s x R R =，以保护检流计。

3、自组电桥n R 调大是减小电流降低G 的灵敏度并保护G ，由大调小是经过一次粗调后提高G 的灵敏度。

4、自组电桥测量中交换R 1和R 2是为了消除比例臂电阻不等值的测量误差，第一

次测出s x R R R R ?=

21，交换R 1与R 2的位置后测出21

x s R

R R R '=?，则x R = 5、电桥只能对无源（不带电）的电阻器进行测量；箱式电桥自身带有电源，严禁市电或其他电源从电桥输入端引入，以防烧坏电桥。使用时B 、G 两个电健要同时使用，但需先按下B ，再按下G ；断开时则先松开G ，再松开B ，以保护检流计。

6、在进行任何阻值测量时，不应让“1000?Ω”测量盘示值为0，通过选取适当的倍率()C ，使四个刻度盘都用上，保证测量值有四位有效数字，以确保测量精度。

7、箱式电桥在测量中量程不同时，其准确度等级不同，即α取值有变化，请记录仪器背板上的有关数据。

8、测量完毕，应将检流计接片（开关）重新换到“内接”（红点）上，以保护检流计。

9、必须按规定选择电桥测电压，若电源电压低于规定值，会使电桥灵敏度降低，若高于规定值，则可能烧坏桥臂电阻。

10、检流计指针不动，除了检流计损坏或锁扣未推下外，原因可能是电路回路未接通或“桥”对角线B 、D 断开。排除故障的顺序是先用万用表检查电源有关输出，合上开关片后，检查A 、C 两点间有无电压，最后分段检查“桥”对角线上导线和连接是否完好（检流计不能直接用万用表的测电阻档检查！）如果仍未查出，肯定是四个桥臂中两邻的两个电阻同时不通造成的。

11、检流计指针偏向一边：原因可能是电桥的比率臂（倍率）选得不恰当。若是比率臂选择不当，则改变比率臂的值就能使指针偏向另一边。如果不论比率臂和比较臂s R 取什么值，指针总向一边偏转。设电流总是从D 流向B ，则四个桥臂中必是有一个桥臂断开，或者两个正对的桥臂同时断开。这种故障只要用一根完好的导线就可能检查出来（检查前必须先增大n K 的值，以减小电路工作电流）。当用一根导线将某

一桥臂短路时，如果检流计的指针偏转的方向不变，则说明该桥臂是断开的；如果检流计指针偏转的方向不变，则说明桥臂是完好的；如果检流计的指针不再偏转，则说明该桥臂对面的桥臂是断开的，将断开的桥臂接通后，再利用上述方法来判断用导线短路的桥臂是否完好，将查出的断开桥臂中坏的导线或电阻换下，故障可排除。

12、检流计指针摇摆不定：原因可能是电路中某根导线接触不良引起，可轻轻抖动各根导线，找出接触不良的位置，把故障排除。

十、实验管理和成绩记载

1、实验管理

（1）预习检查：检查学生的学生证，检查学生预习报告并签字，随机提问（约占实验学生的四分之一）检查学生的预习情况。无预习报告或预习检查不合格的学生取消当堂课实验资格，重新预约该实验。

（2）操作管理：巡回检查学生的实验操作和实验数据记录情况，及时发现、指导、解决学生在实验操作中遇到的问题，检查完成实验学生的数据记录并签字；对在1小时左右完成实验的学生进行认真的检查并要求其完成实验的选做内容。

（3）实验报告批改：要求学生认真作好实验报告，并于实验后一周内交给任课教师(地点：主教学楼1楼走廊信箱) ；及时批改学生的实验报告，作好成绩记载并及时发还给学生。

2、成绩记载

平时成绩：实验操作60%；实验报告40%；及时在实验预约单上记载平时成绩。

综合成绩：平时成绩60%；考试成绩40%。

十一、实验思考题

1、何谓比较法？实验中用哪两个物理量进行比较？

比较法是将相同类型的被测量与标准量直接或间接地进行比较，从而求出其大小的一种测量方法。电桥法测电阻是将被测电阻与已知阻值的标准电阻进行比较。

2、何谓电桥平衡？实验中如何判断电桥平衡？

电桥电路中，桥支路的两个顶点（B、D两点）的电势相等时，检流计中无电流通过，称为电桥达到平衡。判断电桥平衡的方法有二：一是反复通断G键，看检流计有无偏转（跃接法）；二是稍稍改变

R，观察检流计有无偏转。

S

3、箱式电桥中选择比率C时应注意什么？

选择比率时，应根据被测电阻的粗测值来选定相应的倍率值，要保证

R可读出四

s

位有效数字，即四个读数盘都要用上。

4、此实验还可用几种比率测某电阻的阻值？你能用几种方法何种仪器测电阻？

此实验使用自组电桥仪器设备，可用1:3，1:4，1:5等几种比率测某电阻的阻值；此实验用箱式电桥，可用0.001，0.01，10，100，1000等几种比率测量，结果为四位有效数字，对应不同的阻值范围。在测量方法上，可用间接比较法、半偏法、伏安法、比较法、补偿法，也可用万用表直接测量等。

5、为什么G要用按扭开关而不用一般的开关？

便于跃接，以防非瞬时的过载电流损坏检流计。

6、QJ-23电桥的“内接”和“外接”的转换开关作用是什么？实验结束后为什么要将开关打到“外接”？

“内接”是指使用电桥的内附检流计，“外接”是使内附检流计短路（可将外部独立检流计接入电桥使用），此时检流计处于阻尼状态，在搬动电桥时检流计指针不动，不会受到意外损害。

10Ω以上的电阻）？又为什么不

7、惠斯登电桥为什么不宜用于测量高电阻（如9

能测量1Ω以下的低电阻？

在实际测量中，一般忽略导线本身的电阻、电器元件连接处的接触电阻，这类电阻大约在2510~10--Ω范围，又由于任何材料都不绝对绝缘，这相当于存在一个与线路并联的被称为“漏电”电阻的大电阻，另外电器元件接触处又存在电势差，这些因素的忽略都给测量结果带来了误差。所以用惠斯登电桥测量的电阻限制在比连接线电阻和接触电阻大得多，而又比漏电电阻小得多的中等阻值的电阻（610~10Ω）；若要测更大阻值的电阻，一般采用高阻电桥或兆欧表（摇表）；而要测量阻值较小的电阻，一般采用双臂电桥（开尔文电桥）。

8、请写出自组电桥测一根长为L ，面积为S 电阻棒的电阻率的主要步骤？ (1) 合理布置仪器，按线路图接线，打开工作电源，调输出电压为5.0V 。 (2) 取12:1:1R R =，用万用表粗测x R 值，调s x R R ≈，并使n R 阻值最大。接通电源，合闸刀1K ，用万用表检测BA 和DA 两电压，调s R 使之约等；点按检流计电计钮，调s R 使电桥平衡(检流计无电流通过)。调n R 阻值最小，合闸刀K 0(使保护电阻短路)，再次点按检流计电计钮，微调s R 使电桥完全平衡，记s R 的示值（即x R 值）。

(3) 交换1R 与2R 的位置，重复步骤2，记下示值s R '，并根据公式x R =出待测电阻。

(4) 由公式S L R ρ=算出电阻棒的电阻率L S R =ρ。

十二、教学后记

1、QJ-23型箱式电桥参数表

倍 率 有效量程(Ω) 分辨力(Ω) 准确度等级(%)

基本误差的允许极限(Ω) 电源电压 (V)

×0.001 1~11.11 0.001 0.5 (0.5%0.001)x R ?=±?+仪 4.5

×0.01 10~111.1 0.01 0.2

(0.2%0.01)x R ?=±?+仪

×0.1 100~1111 0.1 0.1

(0.1%0.1)x R ?=±?+仪

×1 1K~11.11K 1 (0.1%1)x R ?=±?+仪

×10 10K~111.1K 10 (0.1%10)x R ?=±?+仪

9

×100 100K~1111K 100 0.2 (0.2%100)x R ?=±?+仪 15

×1000

1M~11.11M

1K

0.5

(0.5%1000)x R ?=±?+仪

2、线路接好后，按下检流计不偏转可能原因如下：电源未开；开关未合；检流计置于保护锁定状态；线路连接错误或线路不通；可能电桥已基本平衡，电流很小。

3、数字万用表粗测电阻阻值，200Ω以下直接读数，K 档读数乘以K ，M 档读数乘以M ，

超过量程显示1。

十三、实验成绩评定标准

实验操作要求 实验报告要求 等 级

1 预 习 充 分 格 式 规 范 A ：达到要求 B ：基本达到要求 C ：达不到要求 D ：不及格

各档对应分数

A +(100) A (95) A -(90)

B +(85) B (80) B -(75)

C +(70) C (65) C -(60)

2 目 的 明 确 书 写 整 洁

3 原 理 清 楚 作 图 完 美

4 步 骤 正 确 表 达 完 整

5 操 作 规 范 结 果 分 析

6 数 据 正 确 实 验 体 会

7 遵 守 纪 律 见 解 创 新 8

整 理 仪 器

习 题 正 确

1、实验有新发现，有创新或独到见解，实验成绩评定后，提高一档。

2、迟到，成绩降一档。

3、缺席，该次实验成绩为零分。

4、无故迟交报告，成绩降一档。

5、篡改实验数据，成绩降一档。

6、抄袭实验报告或数据，该实验成绩为零分。

十四、教材和教学参考书

教材：杨长铭，等．大学物理实验教程．武汉：武汉大学出版社，2012． 教学参考书：

1、杨述武．普通物理实验．北京：高等教育出版社，2000．

2、漆安慎，杜婵英．普通物理学教程．北京：高等教育出版社，2001．

3、李天应．物理实验．武汉：武汉大学出版社，2002．

4、周殿清．大学物理实验．武汉：武汉大学出版社，2002．

5、杨长铭，等．大学物理实验．武汉：武汉大学出版社，2003．

6、熊永红，等．大学物理实验．武汉：华中科技大学出版社，2004．

7、熊永红，张昆实，等．大学物理实验．北京：科学出版社，2008．

物理实验(用惠斯通电桥测电阻)实验报告

物理实验（用惠斯通电桥测电阻）实验报告 首都师范大学 物质与现实报告 班级，字母工人，c班，d组，姓氏，名字，李玲，学校编号，1111000048，日期，2013年4月24日，讲师，刘利峰 [实验主题] _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _用惠斯通电桥测量电阻_ _ _[实验目的] 1.掌握用惠斯通电桥测量电阻的原理； 2.了解如何正确使用惠斯通电桥测量电阻。 3.了解几种提高桥梁灵敏度的方法。4、学会测量单个电桥的灵敏度。 [实验仪器] QJ- 23箱式电桥、滑动电阻、旋转手柄电阻箱(0 ~ 99999.9ω)、检流计、DC电源、 待测电阻、开关、电线。 [实验原理] 1.惠斯通电桥测量电阻的原理 图5.1是惠斯通电桥的示意图。在图中，R1、R2和R0是电阻值已知的电阻。它们与被测电阻Rx连接成一个四边形，每一侧称为电桥的一个臂。电源E连接在四边形的对角A和对角B之间；检流计G连接在对角C和D之间，就像一座桥。电源接通，电流流过桥式电路的所有支路。当C和D之间的电位不相等时，电桥电路中的电流IG≠0会导致检流计的指针偏转。当C和D之间的电势相等时，“电桥”电

路中的电流IG=0等于0，检流计指针指向零，那么我们称电桥处于平衡状态。当桥平衡时， , Rx的测量公式可以通过将两个公式(5-1)相除来获得 电阻R1R2是电桥的比率臂，R0是比较臂，Rx是待测臂。 只要检流计足够灵敏，方程(1)就可以很好地成立，并且测量的电阻Rx可以从仅三个已知电阻的值获得，而不管电源电压如何。由于R1、R2和R0可以使用标准电阻，并且标准电阻可以非常精确，因此该过程相当于将Rx与标准电阻进行比较，因此测量精度非常高。 首都师范大学 物质与现实报告 2.桥梁的灵敏度 电桥平衡后，R0改变△R0，检流计指针偏转△n格。如果一个小的△R0可以引起一个大的△n偏转，那么电桥的灵敏度就高，电桥的平衡可以更好地判断。电流表(电流表)的灵敏度 基于单位电流变化 由以下原因引起的仪表指针偏转 由格数(5-2)定义 同样在完全平衡的电桥中，如果测量臂电阻Rx变化很小△Rx，检流计指针偏转的晶格数△n将被定义为电桥灵敏度，即(5-3)，但电桥灵敏度不能直接用来判断电桥在测量电阻时产生的误差，所以使用它 相对灵敏度用于测量电桥测量的精度，即(5-4)

用惠斯通电桥测量电阻.(DOC)

实验5.6 用惠斯通电桥测量电阻 1. 实验目的 (1) 了解惠斯通电桥的结构，掌握惠斯通电桥的工作原理； (2) 掌握用滑线式惠斯通电桥测量电阻； (3) 掌握使用箱式直流单臂电桥测量电阻。 2. 实验仪器 滑线式惠斯通电桥，QJ24型箱式直流单臂电桥，直流稳压电源，滑线变阻器(0～100Ω或0～200Ω)，ZX21型旋转式电阻箱，待测电阻三个，检流计。 3. 实验原理 电阻是电路的基本元件之一，电阻的测量是基本的电学测量。用伏安法测量电阻，虽然原理简单，但有系统误差。在需要精确测量阻值时，必须用惠斯通电桥，惠斯通电桥适宜于 测量中值电阻(1～106 Ω)。 惠斯通电桥的原理如图5.6-l 所示。标准电阻R 0、R 1、R 2和待测电阻R X 连成四边形，每一条边称为电桥的一个臂。在对角A 和C 之间接电源E ，在对角B 和D 之间接检流计G 。因此电桥由4个臂、电源和检流计三部分组成。当开关K E 和K G 接通后，各条支路中均有电流通过，检流计支路起了沟通ABC 和ADC 两条支路的作用，好象一座“桥”一样，故称为“电桥”。适当调节R 0、R 1和R 2的大小，可以使桥上没有电流通过，即通过检流计的电流I G = 0，这时，B 、D 两点的电势相等。电桥的这种状态称为平衡状态。这时A 、B 之间的电势差等于A 、D 之间的电势差，B 、C 之间的电势差等于D 、C 之间的电势差。设ABC 支路和ADC 支路中的电流分别为I 1和I 2，由欧姆定律得 I 1 R X = I 2 R 1 I 1 R 0 = I 2 R 2 两式相除，得 102 X R R R R = (1) (1)式称为电桥的平衡条件。由(1)式得 1 02 X R R R R = (2) 即待测电阻R X 等于R 1 / R 2与R 0的乘积。通常将R 1 / R 2称为比率臂，将R 0称为比较臂。 4. 仪器简介 教学用惠斯通电桥一般有两种型式：滑线式和箱式。 图5.6-l 惠斯通电桥原理图

物理实验-用惠斯通电桥测电阻-实验报告

物理实验-用惠斯通电桥测电阻-实验报告 首都师范大学 物理实验报告 班级___信工C班___ 组别______D______ 姓名____李铃______ 学号_1111000048_ 日期_____ 指导教师___刘丽峰___ 【实验题目】_________用惠斯通电桥测电阻___ 【实验目的】 1、掌握惠斯通(Wheastone)电桥测电阻的原理； 2、学会正确使用惠斯通电桥测量电阻的方法； 3、了解提高电桥灵敏度的几种方法； 4、学会测量单电桥的灵敏度。 【实验仪器】 QJ- 23型箱式电桥，滑线电阻，转柄电阻箱(0～Ω)，检流计，直流电源。 待测电阻，开关，导线若干。 【实验原理】 1．惠斯通电桥测量电阻的原理 图是惠斯通电桥的原理图。图中R1、R2和R0是已知阻值的电阻，它们和被测电阻Rx连成一个四边形，每一条边称作电桥的一个臂。四边形的对角A和B之间接电源E；对角C和D之间接有检流计G，它像桥一样。电源接通，电桥

线路中各支路均有电流通过。当C、D两点之间的电位不相等时，桥路中的电流IG≠0，检流计的指针发生偏转；当C、D两点之间的电位相等时，“桥”路中的电流IG=0，检流计指针指零，这时我们称电桥处于平衡状态。当电桥平衡时。 两式相除可得到Rx的测量公式(5-1) 电阻R1R2为电桥的比率臂，R0为比较臂，Rx为待测臂。 只要检流计足够灵敏，等式(1)就能相当好地成立，被测电阻值Rx可以仅从三个已知电阻的值来求得，而与电源电压无关。于R1、R2和R0可以使用标准电阻，而标准电阻可以制作得十分精密，这一过程相当于把Rx和标准电阻相比较，因而测量的准确度可以达到很高。 首都师范大学 物理实验报告 2．电桥的灵敏度 电桥平衡后，将R0改变△R0，检流计指针偏转△n格。如果一个很小的△R0能引起较大的△n偏转，电桥的灵敏度就高，电桥的平衡就能够判断得更精细。电表的灵敏度是以单位电流变化量 所引起电表指针偏转 的格数来定义的，即 同样在完全处于平衡的电桥里，若测量臂电阻Rx改变

惠斯通电桥测电阻实验报告

肇 庆 学 院 肇 庆 学 院 电子信息与机电工程 学院 普通物理实验 课 实验报告 级 班 组 实验合作者 实验日期 姓名: 学号 老师评定 实验题目： 惠斯通电桥测电阻 实验目的： 1．了解电桥测电阻的原理和特点。 2．学会用自组电桥和箱式电桥测电阻的方法。 3．测出若干个未知电阻的阻值。 1．桥式电路的基本结构。 电桥的构成包括四个桥臂（比例臂R 2和R 3，比较臂R 4，待测臂R x ），“桥”——平衡指示器（检流计）G 和工作电源E 。在自组电桥线路中还联接有电桥灵敏度调节器R G （滑线变阻器）。 2．电桥平衡的条件。 惠斯通电桥(如图1所示)由四个“桥臂”电阻（R 2、R 3、R 4、和R x ）、一个“桥”（b 、d 间所接的灵敏电流计）和一个电源E 组成。b 、d 间接有灵敏电流计G 。当b 、d 两点电位相等时，灵敏电流计G 中无电流流过，指针不偏转，此时电桥平衡。所以，电桥平衡的条件是：b 、d 两点电位相等。此时有 U ab =U ad ，U bc =U dc ， 由于平衡时0=g I ，所以b 、d 间相当于断路，故有 I 4=I 3 I x =I 2 所以 44R I R I x x = 2233R I R I = 可得 x R R R R 324= 或 43 2R R R R x = 一般把 K R R =3 2称为“倍率”或“比率”，于是 R x =KR 4 要使电桥平衡，一般固定比率K ，调节R 4使电桥达到平衡。 3．自组电桥不等臂误差的消除。 实验中自组电桥的比例臂（R 2和R 3）电阻并非标准电阻，存在较大误差。当取K=1时，实际上R 2与R 3不完全相等，存在较大的不等臂误差，为消除该系统误差，实验可采用交换测量法进行。先按原线路进行测量得到一个R 4值，然后将R 2与R 3的位置互相交换（也可将R x 与R 4的位置交换），按同样方法再测 一次得到一个R ’ 4值，两次测量，电桥平衡后分别有： 43 2R R R R x ?= ' 42 3R R R R x ?= 联立两式得： ' 44R R R x ?= 由上式可知：交换测量后得到的测量值与比例臂阻值无关。 4．电桥灵敏度 电桥灵敏度就是电桥偏离平衡状态时，电桥本身的灵敏感反映程度。在实际测量中，为了便于灵敏度 I 2 I x c

惠斯通电桥测电阻(技术相关)

惠斯通电桥测电阻 实验目的 1．了解惠斯通电桥的构造和测量原理 2．熟悉调节电桥平衡的操作步骤 3．了解提高电桥灵敏度的几种途径 实验仪器 万用电表、电阻箱、检流计、滑动变阻器、直流电源、待测电阻、电键、导线、箱式电桥 实验原理 1．惠斯通电桥工作原理 图（一）是惠斯通电桥电路。四个电阻R 1（R x ）、R 2、R 3、R 4，称作电桥的四个桥臂，组成四边形abcd 。对角bd 之间连接检流计G ，构成“桥”， 用以比较桥两端的电位。当b 和d 两点的电位相等时，检流计G 指零，即 I G ＝0，电桥达到了平衡状态。此时有 AD AB U U = DC BC U U = （1） 即 2211R I R I ?=? （2） 3241R I R I ?=? （3） 两式相除，得 3 241R R R R = （3’） 或者 4231R R R R ?=? （4） 上两式表明：当电桥达到平衡时，电桥相邻臂电阻之比相等，或者说电桥相对臂电阻之乘积相等。若R 2、R 3、R 4为已知，则待测电阻R 1（R x ）可由下式求出 x R R R R R ==43 21 （5） 通常称R 1为测量臂，R 2、R 3为比例臂，R 4为比较臂。所以电桥由四臂（测量臂、比较臂和比例臂）、检流计和电源三部分组成。与检流计串联的限流电阻R G 和电键K G 都是为在调节电桥平衡式保护检流计，不使其在长时间内有较大电流通过而设置的。 G R 1 (R x ) R 2 R 3 R 4 R G K G I 1 I 2 b c d E K R 图（一）惠斯通电桥原理图

2．N 值的选取 令比值R 2 / R 3＝N ，则 x R R N R =?=41 （6） 通常取N 为10的整数次方，例如取N 等于0.01，0.1，1，10，100，1000等。这样，可以很方便的计算出R x 。 由（6）式可知，R x 的有效位数由N 和R 4的有效位数来决定。如果R 2、R 3的精确度足够高，使比值N 具有足够的有效位数，则可视为常数。因此R x 的有效位数就由R 4来决定。但N 确定后，R 2、R 3的数值不是唯一的，从测量精度和电桥灵敏度考虑，一般可取R 2、R 3同数量级。 3．电桥灵敏度 式（6）是在电桥平衡条件下推导出来的。在实验中，测试者是依据检流计G 的指针有无偏转来判断电桥是否平衡的。然而，检流计的灵敏度是有限的。例如，选用电流灵敏度为1格/1微安的检流计作为指零仪。当通过检 流计的电流小于10－7A 时，指针偏转不到0.1格，观察者难于察觉，就认为 电桥已经达到平衡，因而带来测量误差。 对此，引入电桥灵敏度S 的概念。 R R n S ??= （7） 式中 ΔR ——在电桥平衡后比较臂电阻R 4的微小改变量； Δn ——相应的检流计偏转格数。 电桥灵敏度S 的单位是“格’。S 越大，在R4基础上改变ΔR 能引起的检流计偏转格数就越多，电桥越灵敏，由灵敏度引入的测量误差越小。如S=100格，表示当R 4改变1％时，检流计有1格的偏转。 实验和理论都已证明，电桥的灵敏度与下面因素有关： （1）与检流计的电流灵敏度S i 成正比。但是S i 值大，电桥就不易稳定，平衡调节比较困难；S i 值小，测量精确度低。因此选用适当灵敏度的电流计是很重要的。 （2）与电源的电动势E 成正比 （3）与电源的内阻r E 和串联的限流电阻R E 有关。增加R E 可以将度电桥的灵敏度，这对寻找电桥调平衡的规律较为有利。随着平衡逐渐趋近，R E 值应适当减到最小值。 （4）与检流计和电源所接的位置有关系。当R G ＞r E ＋R E ，又R 1＞R 3、R 2＞R 4、或者R 1＜R 3、R 2＜R 2，那么检流计接在bd 两点比接在ac 两点时的电桥灵敏度来的高。当R G ＜r E ＋R E 时，满足R 1＞R 3、R 2＜R 4或者R 1＜R 3、R 2＞R 4的条件，那么与上述接法相反的桥路，灵敏度可能更高些。 （5）与检流计的内阻有关。R G 越小，电桥的灵敏度S b 越高。反之则低。

用惠斯通电桥测电阻

实验六 用惠斯通电桥测电阻 一、目的要求: 1．掌握惠斯通电桥测电电阻的原理; 2．学会正确使用箱式电桥测电阻的方法; 3．了解提高电桥灵敏度的几种途径。 二、实验仪器和用具 万用电表、滑线变阻器、电阻箱(3个)、检流计、直流毫伏表、直流电源、待测电阻(阻值差异较大的3个)、箱式电桥、导线等。 图6.1 仪器与用具总图 图6.2 ZX38A/11型电阻箱的名牌与面板图

图6.3 TH2330 型直流毫伏表与数字万用表 三、实验原理 惠斯通电桥的原理如图 3.4所示，当电桥平衡 时，有 x R R R R R ==43 21 （3.1） R 2、R 3与R 4采用可变的标准电阻，调节R 2、 R 3、R 4，使电桥平衡，即U b = U d （I g = 0）,可求出 R x 的大小。 四、实验方案的设计 1．参照图3.4用三个电阻箱和检流计（或直 流毫伏表）组成一电桥； 2. 先用万用表粗测R X 阻值； 3. R E 取最大值，R 2 = R 3 = 500Ω。R 4 = R X ；按 下电键K E 和K G ,观察检流计指针偏转方向和大小, 改变R 4再观察,根据观察的情况正确调整R 4。 直至检流计指针无偏转。逐渐减小R G 及R E 值再调R 4。 其次,将R 2和R 3交换后再测(换臂测量)。 图6.4惠斯通电桥原理图 当R X 大于R 4的最大值时,则取R 2/R 3 = 10或100去测量,当测得的R 4的有效位数不足时,可以取R 2/R 3 = 0.1或0.01。 2．测量电桥的相对灵敏度 3．（选作）参照下列要求进行探索并记录结果: (1) R G 和R E 取最小和最大时的差别。 (2) R 2、R 3取5000Ω或50Ω时的情况。 (3) 对调检流计和电源的位置时的情况。 4．使用箱式电桥测电阻

惠斯通电桥原理

惠斯通电桥 在实验中，测量电阻的常见方法有伏安法和电桥法。伏安法测量电阻的公式为R=U/I （测量的电阻两端电压/测量的流经电阻的电流），除了电流表和电压表本身的精度外， 还有电表本身的电阻，不论电表是内接或外接都无法同时测出流经电阻的电流 I 和电阻 两端的电压U ，不可避免存在测量线路缺陷。电桥是用比较法测量电阻的仪器。电桥的 特点是灵敏、准确、使用方便，它被广泛地应用于现代工业自动控制电气技术、非电量 转化为电学量测量中。电桥可分为直流电桥、交流电桥，直流电桥可以用于测电阻，交 流电桥可用于测电容、电感。通过传感器可以将压力、温度等非电学量转化为传感器阻 抗的变化进行测量。 惠斯通电桥属于直流电桥，主要用于测量中等数值的电阻（101 ~106 Q ）O 对于太小 的电阻 （10"6 ~101 Q 量级），要考虑接触电阻、导线电阻，可考虑使用双臂电桥；对于大 电阻（107Q 级），要考虑使用冲击检流计等方法。惠斯通电桥使用检流计作为指零仪表， 而实验室用检流计属于 1惠斯通电桥测量原理 图1是惠斯通电桥的原理图。四个电阻 R o 、R i 、R 2、 R x 连成四边形，称为电桥的四个臂。四边形的一个对角线 连有检流计，称为“桥”；四边形的另一对角线接上电源， 称为电桥的“电源对角线” 。E 为线路中供电电源，学生 实验用双路直流稳压电源，电压可在 0-30V 之间调节。R 保护为较大的可变电阻，在电桥不平衡时取最大电阻作限流 作用以保护检流计；当电桥接近平衡时取最小值以提高检 流计的灵敏度。限流电阻用于限制电流的大小，主要目的 在于保护检流计和改变电桥灵敏度。 电源接通时，电桥线路中各支路均有电流通过。当C 、D 两点之间的电位不相等时， 桥路中的电流I g -0，检流计的指针发生偏转；当 C 、D 两点之间的电位相等时，桥路 中的电流I g =0，检流计指针指零（检流计的零点在刻度盘的中间），这时我们称电桥 处于平衡状态。因此电桥处于平衡状态时有： I g =0 U AC =U AD 于是空二邑即R x R 2二R 0R 1 R 0 R 2 此式说明，电桥平衡时，电桥相对臂电阻的乘积相等。这就是电桥的平衡条件。 根据电桥的平衡条件，若已知其中三个臂的电阻，就可以计算出另一个桥臂电阻， 因此，电桥测电阻的计算式为 R x 二邑凤二 KR 。 （1） R 2 电阻R 1、R 2为电桥的比率臂，R x 为待测臂，R 为比较臂，R 。作为比较的标准，实 A 表，电桥的灵敏度要受检流计的限制。 [1 U CB = U DB 1 Rx = 1 R0 I R1 = I R2 1 Rx R x = 1 R1 R 1 1 R0R 0 = 1 R2 R 2

5.6 实验：用惠斯通电桥测量电阻.

5.6 实验：用惠斯通电桥测量电阻 1. 实验目的 (1 了解惠斯通电桥的结构，掌握惠斯通电桥的工作原理； (2 掌握用滑线式惠斯通电桥测量电阻； (3 掌握使用箱式直流单臂电桥测量电阻。 2. 实验仪器 滑线式惠斯通电桥，QJ24型箱式直流单臂电桥，直流稳压电源，滑线变阻器(0～100Ω或0～200Ω ，ZX21型旋转式电阻箱，待测电阻三个，检流计。 3. 实验原理 电阻是电路的基本元件之一，电阻的测量是基本的电学测量。用伏安法测量电阻，虽然原理简单，但有系统误差。在需要精确测量阻值时，必须用惠斯通电桥，惠斯通电桥适宜于测量中值电阻(1～106Ω 。 惠斯通电桥的原理如图5.6-l 所示。标准电 阻R 0、R 1、R 2和待测电阻R X 连成四边形，每一 条边称为电桥的一个臂。在对角A 和C 之间接 电源E ，在对角B 和D 之间接检流计G 。因此电 桥由4个臂、电源和检流计三部分组成。当开关 K E 和K G 接通后，各条支路中均有电流通过，检 流计支路起了沟通ABC 和ADC 两条支路的作 用，好象一座“桥”一样，故称为“电桥”。适

当调节R 0、R 1和R 2的大小，可以使桥上没有电 流通过，即通过检流计的电流I G = 0，这时，B 、 D 两点的电势相等。电桥的这种状态称为平衡状 态。这时A 、B 之间的电势差等于A 、D 之间的 电势差，B 、C 之间的电势差等于D 、C 之间的电势差。设ABC 支路和ADC 支路中的电流分别为I 1和I 2，由欧姆定律得 I 1 R X = I2 R 1 I 1 R 0 = I 2 R 2 两式相除，得 d R X R 1 (1 =R 0R 2(1式称为电桥的平衡条件。由(1式得 R R X =1R 0 (2 图 5.6-l 惠斯通电桥原理图 R 2 即待测电阻R X 等于R 1 / R 2与R 0的乘积。通常将R 1 / R 2称为比率臂，将R 0称为比较臂。在实验室中要比较准确地测量电阻，常用惠斯通电桥。 惠斯通电桥如下图所示（首先介绍惠斯通电桥） 4. 仪器简介 教学用惠斯通电桥一般有两种型式：滑线式和箱式。 (1 滑线式惠斯通电桥

用惠斯通电桥测电阻

“用惠斯通电桥测电阻”教案 【实验目的】 1．掌握惠斯通电桥测电阻的原理和方法； 2．了解箱式电桥测电阻的方法； 3．了解惠斯通电桥的应用。 【实验原理】 1. 电桥简介 如图1，由1R 、2R 、0R 、x R 四个电阻连成一个四边形，组成的电路称为电桥，每一边称做电桥的一个臂，BD 称为“桥”。 根据所使用的电源，电桥可分为直流电桥和交流电桥，而直流电桥又分为单臂电桥和双臂电桥。单臂电桥又称为惠斯通电桥，双臂电桥又称为开尔文电桥。惠斯通电桥可以用于中值 电阻（1～6 10Ω）的精确测量，开尔文电桥可以用于低值电 阻（3 10-～1Ω）的精确测量。交流电桥除了测量电阻外，还可测量电容、电感等电学量。通过传感器，利用电桥电路还可以测量一些非电学量。 由于电桥具有灵敏度和准确度高、结构简单、使用方便等特点，所以电桥法是电磁学实验中最重要的测量方法之一，在测量技术中有着广泛的应用。 2. 利用直流单臂电桥测电阻的原理 用三个可调的标准电阻箱1R 、2R 、0R 和待测电阻x R 组成电桥，桥间连接一个检流计G ，如图1。接通电源和检流计开关b g K K 、时，流过1R 、2R 、0R 、x R 、G 的电流分别是1I 、2I 、0I 、x I 、g I 。适当调解1R 、2R 、0R 的电阻值，使通过检流计的电流g I 为零，此时桥两端的B 点和D 点电位相等，称电桥达到平衡。 当电桥平衡时，由欧姆定律可得 2211R I R I ?=? （1） 00R I R I x x ?=? （2） 由于0=g I ，所以有 x I I =1、20I I =。 将式（1）与（2）得 21R R R R x = （3） 即 图1

惠斯通电桥实验报告精编版

云南农业大学 物 理 实 验 报 告 实验名称：惠斯通电桥测量电阻 一、实验目的 (1)了解惠斯通电桥的构造和测量原理。 (2)掌握用惠斯通电桥测电阻的方法。 (3)了解电桥灵敏度的概念及其对电桥测量准确度的影响。 二、实验仪器 滑线式电桥，箱式电桥，检流计，电阻箱，滑动电阻器，待测电阻，电源，开关，导线等。 三、实验原理： 1.惠斯通电桥的测量原理 如图1所示，由已知阻值的三个电阻R 0、R 1、R 2和一个待测电阻R x 组成一个四边形，每一条边称为电桥的一个臂，在对角A 、B 之间接入电源E ，对角C 、D 之间接入检流计G 。适当调节R 0、R 1、R 2的阻值，可以使检流计G 中无电流流过，即C 、D 两点的电势相等，电桥的这种状态称为平衡态。电桥的平衡条件为 1 002 x R R R KR R = = (1) 式中比例系数K 称为比率或倍率，通常将R1、R2称为比率臂，将R0称为比较臂。

2.电桥的灵敏度 式(1)是在电桥平衡的条件下推导出来的，而电桥是否达到真正的平衡状态，是由检流计指针是否有可察觉的偏转来判断的。检流计的灵敏度是有限的，当指针的偏转小于0.1格时，人眼就很难觉察出来。在电桥平衡时，设某一桥臂的电阻是R ，若我们把R 改变一个微小量ΔR ，电桥就会失去平衡，从而就会有电流流过检流计，如果此电流很小以至于我们未能察觉出检流计指针的偏转，我们就会误认为电桥仍然处于平衡状态。为了定量表示检流计的误差，我们引入电桥灵敏度的概念，它定义为 n S R R ?= ? (2) 式中，ΔR 为电桥平衡后电阻R 的微小改变量，Δn 为电阻R 变化后检流计偏离平衡位置的格数，所以S 表示电桥对桥臂电阻相对不平衡值ΔR /R 的反应能力。 3.滑线式惠斯通电桥 滑线式惠斯通电桥的构造如图2所示。A 、B 、C 是装有接线柱的厚铜片（其电阻可以忽略），A 、B 之间为一根长度为L 、截面积和电阻率都均匀的电阻丝。电阻丝上装有接线柱的滑键可沿电阻丝左右滑动，按下滑键任意触头，此时电阻丝被分成两段，设AD 段的长度为L 1、电阻为R 1，DB 的长度为L 2、电阻为R 2，因此当电桥处于平衡状态时，有 111 000221 x R L L R R R R R L L L = ==- (3) 式中，L 1的长度可以从电阻丝下面所附的米尺上读出，R 0用一个十进制转盘式电阻箱作为标准电阻使用。另外电源E 串联了一个滑线变阻器RE ，对电路起保护、调节作用。为了消除电阻丝不均匀带来的误差，可用交换R 0与R x 的位置重新测量的方法来解决。也就是在测定R x 之后，保持R 1、R 2不变（即D 点的位置不变），将R 0与R x 的位置对调，重新调 节R 0为0R '，使电桥达到平衡，则有 221 000 111 x R L L L R R R R R L L -'''= == (4) 所以 221 000 111 x R L L L R R R R R L L -'''= == (5) 由式(5)可知，Rx 与R1、R2（或L1、L2）无关，它仅取决于R0的准确度。可以证明

物理实验-用惠斯通电桥测电阻-实验报告

班级___信工C班___ 组别______D______ 姓名____李铃______ 学号_1111000048_ 日期___2013.4.24__ 指导教师___刘丽峰___ 【实验题目】_________用惠斯通电桥测电阻___ 【实验目的】 1、掌握惠斯通(Wheastone)电桥测电阻的原理； 2、学会正确使用惠斯通电桥测量电阻的方法； 3、了解提高电桥灵敏度的几种方法； 4、学会测量单电桥的灵敏度。 【实验仪器】 QJ- 23型箱式电桥，滑线电阻，转柄电阻箱(0～99999.9Ω)，检流计，直流电源，待测电阻，开关，导线若干。 【实验原理】 1．惠斯通电桥测量电阻的原理 图5.1是惠斯通电桥的原理图。图中R1、R2和R0是已知阻值的电阻，它们和被测电阻Rx连成一个四边形，每一条边称作电桥的一个臂。四边形的对角 A和B之间接电源E；对角C和D之间接有检流计G， 它像桥一样。电源接通，电桥线路中各支路均有电流通过。 当C、D两点之间的电位不相等时，桥路中的电流IG≠0， 检流计的指针发生偏转；当C、D两点之间的电位相等时， “桥”路中的电流IG=0，检流计指针指零，这时我们称电 桥处于平衡状态。

当电桥平衡时，， 两式相除可得到Rx的测量公式(5-1) 电阻R1R2为电桥的比率臂，R0为比较臂，Rx为待测臂。 只要检流计足够灵敏，等式(1)就能相当好地成立，被测电阻值Rx可以仅从三个已知电阻的值来求得，而与电源电压无关。由于R1、R2和R0可以使用标准电阻，而标准电阻可以制作得十分精密，这一过程相当于把Rx和标准电阻相比较，因而测量的准确度可以达到很高。 2．电桥的灵敏度 电桥平衡后，将R0改变△R0，检流计指针偏转△n格。如果一个很小的△R0能引起较大的△n偏转，电桥的灵敏度就高，电桥的平衡就能够判断得更精细。 电表（检流计）的灵敏度是以单位电流变化量所引起电表指针偏转 的格数来定义的，即（5-2） 同样在完全处于平衡的电桥里，若测量臂电阻Rx改变一个微小量△Rx，将 引起检流计指针所偏转的格数△n，定义为电桥灵敏度，即（5-3）但是电桥灵敏度不能直接用来判断电桥在测量电阻时所产生的误差，故用其 相对灵敏度来衡量电桥测量的精确程度，即有（5-4） 定义为电桥的相对灵敏度。它反映了电桥对电阻相对变化量的分辨能力，实验中可以据此测出所用电桥的灵敏度。可以证明改变任何一个桥臂，电桥的相对灵敏度都是相同的。 (5-5) 当电桥处于平衡点附近，且为微小量时，可以得到

惠斯通电桥实验报告

云南农业大学 物理实验报告 实验名称：惠斯通电桥测量电阻 一、实验目的 (1)了解惠斯通电桥的构造和测量原理。 (2)掌握用惠斯通电桥测电阻的方法。 (3)了解电桥灵敏度的概念及其对电桥测量准确度的影响。 二、实验仪器 滑线式电桥，箱式电桥，检流计，电阻箱，滑动电阻器，待测电 阻，电源，开关，导线等。 三、实验原理： 1.惠斯通电桥的测量原理 如图1所示，由已知阻值的三个电阻R0、R1、R2和一个待测电阻 个臂，在对角A、B之间接入电源E，对角 C、D之间接入检流计G。适当调节R0、R1 R2的阻值，可以使检流计G中无电流流过， 即C、D两点的电势相等，电桥的这种状态 称为平衡态。电桥的平衡条件为

1 002 x R R R KR R = = (1) 式中比例系数K 称为比率或倍率，通常将R1、R2称为比率臂，将R0称为比较臂。 2.电桥的灵敏度 式(1)是在电桥平衡的条件下推导出来的，而电桥是否达到真正的平衡状态，是由检流计指针是否有可察觉的偏转来判断的。检流计的灵敏度是有限的，当指针的偏转小于0.1格时，人眼就很难觉察出来。在电桥平衡时，设某一桥臂的电阻是R ，若我们把R 改变一个微小量ΔR ，电桥就会失去平衡，从而就会有电流流过检流计，如果此电流很小以至于我们未能察觉出检流计指针的偏转，我们就会误认为电桥仍然处于平衡状态。为了定量表示检流计的误差，我们引入电桥灵敏度的概念，它定义为 n S R R ?= ? (2) 式中，ΔR 为电桥平衡后电阻R 的微小改变量，Δn 为电阻R 变化后检流计偏离平衡位置的格数，所以S 表示电桥对桥臂电阻相对不平衡值ΔR /R 的反应能力。 3.滑线式惠斯通电桥 滑线式惠斯通电桥的构造如图2所示。A 、B 、C 是装有接线柱的厚铜片（其电阻可以忽略），A 、B 之间为一根长度为L 、截面积和电阻率都均匀的电阻丝。电阻丝上装有接线柱的滑键可沿电阻丝左右滑动，按下滑键任意触头，此时电阻丝被分成两段，设AD 段的长度

单臂电桥测电阻

单臂电桥原理与应用 测量电阻有多种方法，利用电桥测量电阻是常用的方法之一，它是在电桥平衡的条件下将标准电阻与待测电阻相比较以确定待测电阻的数值.用电桥测电阻具有测试灵敏、测量精确、使用方便等优点，它已广泛用于工程技术测量中. 电桥可分为直流电桥和交流电桥，物理实验中常使用直流电桥.直流电桥又分为单臂电桥和双臂电桥，单臂电桥又称惠斯登电桥，主要用于精确测量中值电阻（1~6 10Ω)；双臂电桥又称开尔文电桥，它只适用于测量1 Ω以下的低值电阻. 【实验目的】 1. 了解单臂电桥的结构，掌握单臂电桥的工作原理. 2. 掌握使用箱式直流单臂电桥测量电阻. 3. 掌握逐步逼近的实验方法. 【实验仪器】 直流稳压电源，箱式电桥，检流计，待测电阻几个. 【实验原理】 单臂电桥（即惠斯通电桥）原理图如图1所示.四个电阻12,,,s x R R R R 通过导线连接组成一个四边形，在四边形的两个对角线上分别连接检流计（BD 支路）和电源E （AC 支路）.连接检流计的支路称为“桥路”，它的作用是通过检流计来检测BD 支路中是否有电流，从而判断B,D 两点的电位是否相等.若BD 中有电流，则B,D 两端存在电压（即B D V V ≠），此时电桥不平衡；若BD 支路中无电流，则B D V V =，此时电桥处于平衡状态 . 图1单臂电桥原理图 电桥平衡时有: ,AB AD BC DC V V V V ==.因此得到如下方程： 1122 x x s s I R I R I R I R =?? =? (1) 又因为BD 支路中无电流，故：1x I I =，2s I I =.将其代入（1)式可推得： 1 2 x s R R R R = (2)

惠斯通电桥测电阻

惠斯通电桥测电阻 1．了解惠斯通电桥的构造和测量原理 2．熟悉调节电桥平衡的操作步骤 3．了解提高电桥灵敏度的几种途径 万用电表、电阻箱、检流计、滑动变阻器、直流电源、待测电阻、电键、 导线、箱式电桥 1 图（一）是惠斯通电桥电路。四个电阻R（R）、R、R、R，称作电1x234桥的四个桥臂，组成四边形abcd。对角bd之间连接检流计G，构成“桥”，用以比较桥两端的电位。当b和d两点的电位相等时，检流计G指零，即 I＝0，电桥达到了平衡状态。此时有 G I1b ) (Rx （1） U,UU,UABADBCDCRR 12 RG即（2） I,R,I,R1122c a G （3） I,R,I,R1423K GR R 43 RR12d I两式相除，得 , （3’） 2RR43 E K R 或者 EE （4） R,R,R,R1324 图（一）惠斯通电桥原理图 上两式表明：当电桥达到平衡时，电桥相邻臂电阻之比相等，或者说电 桥相对臂电阻之乘积相等。若R、R、R为已知，则待测电阻R（R）可2341x由下式求出 R2 （5） R,R,R14xR3 通常称R为测量臂，R、R为比例臂，R为比较臂。所以电桥由四臂1234 （测量臂、比较臂和比例臂）、检流计和电源三部分组成。与检流计串联的限流电阻R和电键K都是为在调节电桥平衡式保护检流计，不使其在长时GG

间内有较大电流通过而设置的。 2N 令比值R/ R＝N，则 2 3 （6） R,N,R,R14x 通常取N为10的整数次方，例如取N等于0.01，0.1，1，10，100，1000等。这样，可以很方便的计算出R。 x 由（6）式可知，R的有效位数由N和R的有效位数来决定。如果R、x42R的精确度足够高，使比值N具有足够的有效位数，则可视为常数。因此3 R的有效位数就由R来决定。但N确定后，R、R的数值不是唯一的，从x423 测量精度和电桥灵敏度考虑，一般可取R、R同数量级。 23 3 式（6）是在电桥平衡条件下推导出来的。在实验中，测试者是依据检 流计G的指针有无偏转来判断电桥是否平衡的。然而，检流计的灵敏度是有限的。例如，选用电流灵敏度为1格/1微安的检流计作为指零仪。当通过检－7流计的电流小于10A时，指针偏转不到0.1格，观察者难于察觉，就认为电桥已经达到平衡，因而带来测量误差。 对此，引入电桥灵敏度S的概念。 ,R （7） S,,nR 式中ΔR——在电桥平衡后比较臂电阻R的微小改变量； 4 Δn——相应的检流计偏转格数。 电桥灵敏度S的单位是“格’。S越大，在R4基础上改变ΔR能引起的检流计偏转格数就越多，电桥越灵敏，由灵敏度引入的测量误差越小。如S=100格，表示当R改变1％时，检流计有1格的偏转。 4 实验和理论都已证明，电桥的灵敏度与下面因素有关：

实验报告惠斯通电桥测电阻(教育教学)

肇 庆 学 院 电子信息与机电工程 学院 普通物理实验 课 实验报告 07 级 电子(1) 班 2B 组 实验合作者 李雄 实验日期 2008年4月16日 姓名: 王英 学号 25号 老师评定 实验题目： 惠斯通电桥测电阻 实验目的： 1．了解电桥测电阻的原理和特点。 2．学会用自组电桥和箱式电桥测电阻的方法。 3．测出若干个未知电阻的阻值。 仪器名称 直流电源 滑线变阻器1 滑线变阻器2 检流计 型号 DH1718C J2354 J2354 AC5/2 规格 0－30V 5A 100Ω 1000Ω 1×10-8A/div 电阻箱 型号 规格 ×10000 ×1000 ×100 ×10 ×1 ×0.1 ×0.01 R 2 ZX38A/10 11111Ω 无 0.1 0.1 0.2 0.5 2 5 R 3 ZX25a 11111Ω 无 0.02 0.02 0.05 0.2 2 5 R 4 ZX21a 111111Ω 0.1 0.1 0.2 0.5 2.0 5.0 无 1．桥式电路的基本结构。 电桥的构成包括四个桥臂（比例臂R 2和R 3，比较臂R 4，待测臂R x ），“桥”——平衡指示器（检流计）G 和工作电源E 。在自组电桥线路中还联接有电桥灵敏度调节器R G （滑线变阻器）。 2．电桥平衡的条件。 惠斯通电桥(如图1所示)由四个“桥臂”电阻（R 2、R 3、R 4、和R x ）、一个“桥”（b 、d 间所接的灵敏电流计）和一个电源E 组成。b 、d 间接有灵敏电流计G 。当b 、d 两点电位相等时，灵敏电流计G 中无电流流过，指针不偏转，此时电桥平衡。所以，电桥平衡的条件是：b 、d 两点电位相等。此时有 U ab =U ad ，U bc =U dc ， 由于平衡时0=g I ，所以b 、d 间相当于断路，故有 I 4=I 3 I x =I 2 所以 44R I R I x x = 2233R I R I = 可得 x R R R R 324= 或 43 2R R R R x = 一般把 K R R =3 2 称为“倍率”或“比率”，于是 R x =KR 4 要使电桥平衡，一般固定比率K ，调节R 4使电桥达到平衡。 3．自组电桥不等臂误差的消除。 实验中自组电桥的比例臂（R 2和R 3）电阻并非标准电阻，存在较大误差。当取K=1时，实际上R 2与R 3不完全相等，存在较大的不等臂误差，为消除该系统误差，实验可采用交换测量法进行。先按原线路进行测量得到一个R 4值，然后将R 2与R 3的位置互相交换（也可将R x 与R 4的位置交换），按同样方法再测一次得到一个R ’4值，两次测量，电桥平衡后分别有： 432R R R R x ?= ' 42 3R R R R x ?= 联立两式得： ' 4 4R R R x ?= 由上式可知：交换测量后得到的测量值与比例臂阻值无关。 R 2 R x B C R 4 R 3 D R E E R G

实验8惠斯通电桥测电阻6页

实验8 惠斯通电桥测电阻 一、填空题 1．惠斯登电桥常把四个电阻R 1，R 2，R s ，R x 连成四边形，每一边称为电桥的一臂，其中R 1，R 2称为比例臂，R s 称为比较臂，R x 称为测量臂，实验过程通过__________臂读出待测电阻，若对于某一电阻不能精确测量时常需要改变__________臂。 参考答案：比较臂 比例臂 分 值：2 难度系数：3 2.在惠斯登电桥测电阻和杨氏模量实验中分别采用了 和 法消除系统误差。 参考答案：交换测量法 对称测量 分 值：2 难度系数：3 3.惠斯登电桥平衡条件是I g = ,电阻关系R x = . 参考答案：0 R 1/R 2×R s 分 值：2 难度系数：3 4.惠斯通电桥实验中，当比较臂阻值为470.5Ω，改变0.2Ω时，指针偏转2格，试计算电桥灵敏度S 。 参考答案： S=4705 分 值：2 难度系数：3 5.对于箱式电桥QJ-23测量误差主要有两部分组成：1. ， 2. 。 参考答案：电桥本身仪器误差 电桥灵敏度带来的误差 分 值：2 难度系数：3 二、选择题 1.下面那个测量没有采用放大思想。（ ） A. 光杠杆法测钢丝伸长量； B. 累积法测三线

摆的摆动周期； C. 惠斯登电桥测10000欧姆电阻； D. 惠斯登电桥测27欧姆电阻。 参考答案： C 分值： 3 难度系数： 3 2. 用箱式电桥QJ-23测电阻时，若被测电阻值约为4700欧姆，则倍率应选（） A. 0.01； B. 0.1； C. 1； D. 10。 参考答案： D 分值： 3 难度系数： 3 3. 用自组电桥测电阻时，如果出现下列情况，试选择出仍能正常测量的情况（） A. 有一个桥臂电阻恒为零； B. 有一个桥臂电阻恒为无穷大； C. 电源与检流计位置互换； D. 检流计支路不通（断线）。 参考答案： C 分值： 3 难度系数： 3 4. 用单臂电桥测量电阻时，如果出现如下情况，能否继续正常进行测量的情况，下列说法正确的是（） 甲．电源正负极性接反了；乙.检流计正负极接反；丙.测量臂和比较臂电阻接反；丁.电源与检流计之接线位置互换。 A．丙丁可以，甲乙不可以； B. 乙丙丁可以，甲不可以； C.都不可以； D. 都可以。 参考答案：D 分值： 3 难度系数： 3 5.单臂电桥适合测量的电阻范围是（）

惠斯通电桥实验

实验3 惠斯通电桥 测量电阻常用伏安法和电桥法。由于伏安法测量中电表的内阻会对测量带来附加误差，测量精度受到限制。电桥是用比较法测量电阻的仪器，电桥测量的特点是灵敏、准确和使用方便。电桥分为直流电桥和交流电桥两大类。电桥不但可以测量电阻、电容、电感，还可以通过测量传感器的电阻变化，间接测量温度、压力、应变、真空度和加速度等非电学量，所以被广泛应用于现代工业自动控制，非电量电测法中。 直流电桥又可分为平衡电桥和非平衡电桥。平衡电桥采样调节电桥平衡测量待测电阻值，主要用于测量处于稳定状态的物理量；非平衡电桥直接测量电桥的输出，通过计算得到物理量的值，非平衡电桥主要用于测量处于变化状态的物理量。本实验的惠斯通电桥为直流电桥，又名直流单臂电桥，主要用于测量中等数量级电阻（1 6 1010Ω-Ω量级），虽然它的这种功能在生产和科研的大多数场合中已被其他仪器（如万用表）所取代，但是电桥电路却在自动检测，自动控制等多个领域得到广泛应用。因此，本实验不仅是要学会组装电桥测量电阻，了解基本实验方法——平衡法和比较法，更重要的是通过测量电阻掌握调整电桥平衡方法，从而了解平衡电桥的基本特性，为在自动控制以及检测电路中应用电桥电路打下一个良好基础。

对于低电阻（61 1010-Ω-Ω量级）的测量，要考虑其接触电阻、导线电阻的影响，应使用开尔文电桥即直流双臂电桥，对于高电阻（7 10Ω量级）则可考虑用冲击电流计等方法。 【实验目的】 1. 掌握惠斯通电桥的结构特点和测量电阻的原理。 2. 练习按电路图连接线路。 3. 掌握调整电桥平衡的方法。 4. 研究电桥灵敏度。 5. 学习系统误差的分析方法,初步掌握消除和减小部分系统误差的方法。 【实验原理】 1. 惠斯通电桥的结构及测量原理 （1）惠斯通电桥的结构 图1是惠斯通桥的结构图。4个电阻120,,,x R R R R 连成四边形，称为电桥的4个臂，其中12,R R 称为比例臂，x R 为待测臂，0R 为比较臂。四边形的对角线AB 接上电源，称为 电桥的“电源对角线”，E 为电源。四边形的另一个对角线CD 连有检流计，称为“桥”， R 保护为阻值较大的可变电阻，在电桥不平衡时取大阻值保护检流计，在电桥接近平衡时减 少其阻值以提高检流计的灵敏度，电桥平衡时取R 保护等于零。 （2）惠斯电桥处通电桥的测量原理。 在图1中，将电源接通后，当C 、D 两点之间的电位不相等时，桥路中的电流0g I ≠，此时检流计的指针发生偏转，当C 、D 两点之间的电位相等时，桥路中0g I =，此时检流计指针指零，这时我们称于平衡状态。当电桥平衡时我们可以得到下列公式： 图1 惠斯通电桥原理图

惠斯通电桥测电阻

惠斯通电桥测电阻 实验目的： 1. 掌握惠斯通电桥测量电阻原理 2. 正确使用电桥测量电阻方法 实验仪器： 电阻箱，待测电阻，直流稳压电源，检流计，导线，开关，滑动变阻器，多用电表等。 实验原理： 1. 桥式电路的基本结构 被测电阻Rx 与三个阻值已知的R1，R2，R0构成电桥的四个臂，适当调节R1，R2，R0使检流计指向表盘正中，此时B,D 两点电位相等有以下等式成立 R 1I 1=R 2I 2， R X I 1=R 0I 2R x =R 0 R 1R 2 (R1,R2位比例臂，R0是比较臂) 2. 电桥灵敏度 当电桥处于平衡时候，调节比较臂R0变化一个小量?R 0，引起检流计偏转一个小量?α=5， 绝对灵敏度 S =?α ?R , S 相= ?α?R R 3. 自组电桥的不等臂误差消除 实验中的比例臂不是标准电阻，存在误差，为消除系统误差，在实验的时候，讲R3与Rx 交换，再用同样的方法测量一次R4阻值，前后分别有 R x =R 3 R 4R 1 R x =R 3 R 1R 4 实验内容： 一· 自组电桥测量电阻 E 1

1．用万用表粗测两个待测电阻的阻值。 2．按照右图连接惠氏桥电路，测量电阻。 注意：选择合适的比例。基于对电桥灵敏度与电阻箱额定电流的考虑，要求电源电压E ＝4V 并且500≤R1+R4≤1100 。要求在“X1000Ω”档有值。3 R 3．调换R1和R4的位置，再次测量被测量电阻。 二· 测量电桥相对灵敏度 测量以下条件下的电桥相对灵敏度 （1）E ＝4V 不变，R 保＝最大、中间、最小 （2）R 保＝0，E ＝2V 、4V 、8V 灵敏度测量方法： 当电桥处于平衡时，调节，使检流计左偏5格?α=5，记录的变化量，检流计右偏5格时的变化量为?R L ，检流计左偏5格时变化量为?R Z ，则 S 相= ?α?R R 实验的数据记录： 1. 用自组电桥测量电阻 2. 测量电桥的相对灵敏度 E=4V, R 保=500Ω，150Ω，40Ω