惠斯通电桥测电阻——实验报告

1、南昌大学物理实验报告-可编辑修改-实验名称:惠斯登电桥测电阻专业班级:学生姓名:学号： 0实验地点:座位号:实验时间： 0实验目的1、掌握惠斯通电桥测电阻的原理和方法。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实验器材1箱式惠斯通电桥2. 各型号电阻实验原理电桥法测量是一种很重要的测量技术。由于电桥法线路原理简明，仪器结构简 单，操作方便，测量的灵敏度和精确度较高等优点，使它广泛应用于电磁测量，也 广泛应用于非电量测量。电桥可以测量电阻、电容、电感、频率、压力、温度等许 多物理量。 同时， 在现代自动控制及仪器仪表中， 常利用电桥的这些特点进行设计、 调试和控制。电

2、桥分为直流电桥和交流电桥两大类。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，主要用于精确测量中值电阻。双臂电桥又称为开尔文 电桥，主要用于精确测量低值电阻。本次实验主要是学习应用惠斯通电桥测电阻。1 惠斯通电桥的线路原理1所示。四个电阻 Ri, R2, Rx和Rs联成一Rx为待测臂，BD 中接检流计B， D 两点电位惠斯通电桥的线路原理如图15个四边形，每一条边称作电桥的一个臂，其中：Ri, R2组成比例臂，Rs为比较臂，四边形的一条对角线 AC中接电源E，另一条对角线 G。所谓"桥"就是指接有检流计的BD这条对角线，检流计用来判断 是否相等，或者说判断“

3、桥”上有无电流通过。电桥没调平衡时， “桥”上有电流通过检流计，当适当调节各臂电阻，可使“桥”上 无电流，即 B， D 两点电位相等，电桥达到了平衡。此时的等效电路如图15 所示。B图15-1惠斯通电桥的原理R2 Rs图LE2电桥平衝后等效图根据图15 2很容易证明R RxR2RxRsR2Rs（15 1）此式即电桥的平衡条件。如果已知1）中的Ri/R2=K，则有Ri,R2,Rs，则待测电阻Rx可求得。设式（15Rx=K Rs2）式中的K称为比例系数。在箱式电桥测电阻中，只要调K值而无需分别调 Ri、R2的值，因为箱式电桥上设置有一个旋钮 K值，并不另外分Ri、R2。但在自组式电桥 电路中，则需

4、要分别调节两只电阻箱（Ri和R2）,从而得到K值。由电桥的平衡条件可以看出，式中除被测电阻Rx夕卜，其它几个量也都是电阻器。因此，电桥法测电阻的特点是将被测电阻与已知电阻（标准电阻）进行比较而获得被测值的。因而测量的精度取决于标准电阻。一般来说，标准电阻的精度可以做 的很高，因此，测量的精度可以达到很高。伏安法测电阻中测量的精度要依赖电流 表和电压表，而电流表和电压表准确度等级不可能作的很高，因此，测量精度不可 能很高。惠斯通电桥测电阻中，测量的精度不依赖电表，故其测量精度比伏安法的 测量精度高。2 .电桥的灵敏度及影响因素电桥测量电阻，仅在电桥平衡时才成立的，而电桥的平衡是依据检流计的偏 转

5、来判断的，由于判断时受到眼睛分辨能力的限制而存在差异，会给测量结果带来误差，影响测量的准确性。这个影响的大小取决于电桥的灵敏度。所谓电桥灵敏度，就是在已经平衡的电桥里，当调节比较臂的电阻Rs，使改变一个微小量 Rs,使检流计指针离开平衡位置 d格，则定义电桥灵敏度 s为s = 也R s/ Rs(15 3)式中：Rs是电桥平衡时比较臂的电阻值， Rs/ Rs是比较臂的相对改变量。因此， 电桥灵敏度S表示电桥平衡时，比较臂 Rs改变一个相对值时，检流计指针偏转的 格数。S的单位是“格0例如，S=100格=1格/ (1 / 100)，则电桥平衡后，只要 Rs 改变1 %，检流计就会有1格的偏转。一般

6、讲，检流计指针偏转1 /10格时，就可以被觉察，也就是说，此灵敏度的电桥，在它平衡后，Rs只要改变0.1 %，我们就能够觉察出来，这样由于电桥灵敏度的限制所导致的误差不会大于0.1 %0这也正是我们研究电桥灵敏度的目的。与检流计的电流灵敏度 Si成正比。 与电源的电动势E成正比。与电源的内阻rE和串联的限流电阻 与检流计的内阻和串联的限流电阻电桥灵敏度与下面诸因素有关：(1)(2)Re之和有关。Rg之和有关。越小，电桥灵敏度 s越(3)(4)高，反之则低。(5) 与检流计和电源所接的位置有关。以保证电桥平衡的可靠性，从而保因此，实验中要使电桥具有较高的灵敏度，证测量的准确性。XlHXMHia5

7、 3 03.实验装置(1)箱式电桥：其面板和电路结构见图1图15 4 QJ23型箱式惠斯通电桥面板图-可编辑修改-图中的各个代码分别表示：（1）待测电阻Rx接线柱；（2）检流计按钮开关 G :按下时检流计接通电路，松开（弹起）时检（4）比例流计断开电路；（3 ）电源按钮开关 B :按下时电桥接通电路，松开 （弹起）时断开电路；检流计；（5）检流计调零旋钮；（6）外接检流计接线柱；（7）外接电源接线柱；（8）臂（9）比较臂（提供比例）。说明：（a）.图15 - 3中电桥左下角的三个接线柱用来使检流计处于工作或短路状态“外的转换，有一个短路用的金属片，当检流计工作时，金属片应接在中、下两个（接”接

8、线柱上，使电路能够连通；当测量完毕时，金属片应接在上、中两（“内接”接线柱上，检流计被短路保护。（b）.电桥背后的盒子里装有三节 1号干电池，约4.5伏。当某个实验测量所需 要的电源，比内接电源大或者小， 就用外接电源，接在外接电源接线柱（7）上。（同时 要取出内装干电池）。（c）.比例臂（8）由R1和R2两个臂组成，R1/R2之比值直接刻在转盘上；当该臂 旋钮旋在不同的位置时，R1、R2各有不同的电阻值，组成七档不同的比值 K（0.001， 0.01，0.1，1，10，100，1000）。（d）.比较臂（9）由四个不同的电阻档（X1，X10，X100，X1000）所组成。（e）.在测量时，要

9、同时按下按钮 G、B，要注意，先按G，后按B。（2） AC5型指针式检流计AC5型指针式检流计是电学实验中常用的仪器，灵敏度高，因为它采用了张丝 或悬丝代替轴和轴承的结构，去掉了机械摩擦力。张丝不但是支承动圈和指针的元 件，也是导流和产生反力矩的元件。由于这种结构特点，所以在使用时不能激烈转 动或震动。电流常数CJOA/格。其面板如图15-5所示。图中：+、-:正负极接线柱，电桥实验中检流计作为平衡指示器用，接线时可以不考 虑正负极。“零点调节”调零旋钮，转动此旋钮可调节指针对准“ 0”点。（不能在“锁定开关” 对着红点位置时调零。）“锁定开关:”此小开关拨向左边红点时为锁定状态，使线圈短路呈

10、过阻尼，以 保护检流计免受震动的损伤。拨向右边白点时为使用状态，指针可以左右偏转。 流计用毕后，应将此开关拨向红点。刻度盘：检流计“ 0 ”点在中间。"0"点将“短路”按钮：这是一个阻尼电键，当检流计指针摆动不停时，待其接近-可编辑修改-路断开。调节电桥平衡时一般应采取 偏转情况图 15-5AC5型指针式检流计实验步骤（一）清点主要仪器:1 电阻箱（3个）2.稳压电源（）3 滑线变阻器（2个）4 .检流计（）5 待测电阻板（）6.开关（）7 .箱式电桥（）&导线（）此按钮按下，然后松开，这样反复操作几次，可使指针迅速停止在“0”位，以节省测量时间，同时保护检流计。注

11、意，上面讲的“锁定开关”与这个电键，虽然都利用了 阻尼效应，但用处是不同的，前者是使检流计成为不使用状态，后者是使检流计处 于使用状态使用的。“电计”按钮：接通电桥电路按钮开关，按下时电路接通，松开时自动弹起，电 "跃按"法，即一按一松，按下时观察检流计的电计卜短路-可编辑修改-（二）按图15-6测量电路安置仪器，连接电路度系（三）测量电阻并测量电桥的灵敏1 考察比率臂与电桥灵敏度的关1）检查线路；合上 KE,接通电源，电源电压取1.5V,R1=200 Q, R2=2OO Q,待测电阻取200 Qo2) 逐渐减小Rp (直到为零)，同时图15-6，测量电路调节 R3,使检流

12、计指针指零，然后逐渐减小Rg (直到为零)，同时调节R3,使检流计指针再次指零，记录下R3的值填入表(1)中。3) 改变R3至R3',使检流计指针偏转1格，记录下R3/e的值，其中R3=| R 3-R31, e=1.0div o4) 使电源电压升高至3.0V时,重复上述中的(1)(2)(3),读取检流计偏转格数，记入下5) 调节Ri=2000 Q, R2=2OOO Q,重复上述中的(1)(2)(3),将数据填入表(1)中。6) 调节R1=2OO Q, R2=2O Q,重复上述中的(1)(2)(3),将数据填入表(1 )中。7) 调节R1=2OO Q, R2=2 Q,重复上述中的(1)(2)(3),将数据填入表(1 )中。2 .考察电压与电桥灵敏度的关系3 .用箱式电桥测电阻选择倍率分别为1:1,1 : 10 , 10 : 1，测量待测电阻.调节R3,使检流计偏转一格,记下R3,将数据记录下来，表格自制。(四)列数据表格Rx51 Q绿200 Q 红3000 Q 橙75000 Q 紫R110000 Q10000 Q1000 Q1000 QR2100 Q1000 Q1000 Q10000 QR320 0 m V数据处理要