实验9直流单臂电桥惠斯登电桥
大学物理实验报告之直流单臂电桥实验报告
实验题目：直流单臂电桥一. 实验目的：1.掌握电桥测量电阻的原理和方法。
2.了解电桥的测量精确度所依赖的条件。
3.学会使用箱式电桥。
二. 实验原理：1.直流单臂电桥适用范围：测量中等电阻（10~105Ω）2.推导测量公式：电桥平衡时：R a I a=R b I b R x I x=R0I0Ia=Ix I b=I0所以R x=R aR b R0令c=R aR b,则R x=CR03.画出实验电路图：4.比例臂倍率如何适当选取：让比较臂R0电阻旋钮调节的有效位数尽量多，来提高测量精度。
本次实验使用的是四钮电阻箱，要使倍率能读取四位有效数字。
5.电桥灵敏度的概念及与哪些因素有关：通过电流计的电流小于其分辨率δ时，我们不能判断电桥是否偏离平衡，仍认为电桥处于平衡态，这样会带来误差，因此引入电桥灵敏度的概念：S= ΔIΔR x/R x或者S=ΔIΔR0/R0，由基尔霍夫定律推出的表达式：可知，电桥灵敏度S与电源电压的大小E、直流数显微电流计的电流常量K和内阻R g、桥臂电阻，四臂电压关系有关。
由此式可见适当提高电源电压的大小E，选择适当小的电流常量K和内阻R g的直流数显微电流计，适当减小桥臂电阻（R a+R b+R0+R x），尽量将桥臂配置成均压状态。
但具体情况具体方法，兼顾考虑倍率C和灵敏度S的选择。
6.什么是换臂法：C=1时，将Ra 与 Rb 交换可以完全消除倍率C的误差。
两次平衡臂数据分别为R0'和R0''，则R x=√R0′·R0′′≈12(R0′+R0′′)三. 操作步骤：1.测量未知电阻R1（约1200Ω）及S1(1)连接电路，选择Ra=100Ω Rb =100Ω（则C=1），连接电阻箱最大阻值范围，并将其阻值调制最大值。
(2)将支流数显微电流计调零校准。
(3)将电源电压从0调至合适电压（1~3V），按开关观察直流数显微电流计是否超量程，判断电路连接是否有误，无误则开始测量，调节电阻箱至直流数显微电流计示数为0，达到电桥平衡，记下电阻箱示数R0。
实验九 惠斯登电桥测电阻
实验九 惠斯登电桥测电阻简介电桥法是电学的基本测量方法之一，它是测量电阻的很重要也是应用最为普通的一种方法。
利用桥式电路制成的电桥是一种用比较法进行测量的精密仪器，它在电测技术中应用十分广泛，可以用来测量电阻、电容、电感、频率、温度、压力等许多物理量。
电桥有多种类型，惠斯登电桥（单臂电桥）是其中的一种，它通常用来精确测量10～108Ω的中值电阻。
实验目的1．掌握惠斯登电桥测量电阻的原理和使用方法。
2. 学习用交换法消除自搭电桥的系统误差。
3．学习用箱式惠斯登电桥测电阻。
4. 直流电桥的灵敏度及影响它的因素 仪器及用具箱式惠斯登电桥，指针式检流计，滑线变阻器，电阻箱，稳压电源，待测电阻，开关等。
实验原理 1.单臂电桥原理如右图所示，将四只电阻x R 、0R 、 1R 、2R 接成一个四边形，在对角A 、B 两点连接直流电源，在另一对角C 、D 之间接入检流计，这就构成了惠斯登电桥（单臂电桥）。
四边形的每一条边称为电桥的桥臂。
由于G 所在的这条支路好象是ACB 和ADB 两条并联支路的“桥”，所以称为电桥。
故 AD AC U U = DB CB U U =根据欧姆定律有：043R I R I X = 2211R I R I = 因为 31I I = 42I I = 以有R XR 0201R R R R X =021R R RRx = 通常称21,R R 为比例臂， 0R 为比较臂，而X R 称为测量臂。
电桥法测电阻的实质，是用已知电阻和未知电阻相比较而得出未知电阻，这是一种比较测量法，故电桥法是一种比较仪器。
由于一般标准电阻可以做得比较精细，灵敏电流计可检测mA 至μA 甚至更小的电流，故电桥法测电阻可以达到很高的精确度。
在图中，与检流计串联的电阻R G 为检流计的保护电阻。
在电桥调节平衡的过程中，先使R G 取较大的值，以免较大的电流通过检流计，随着电桥逐渐趋于平衡，R G 的值可适当减小直到为零。
(整理)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（161010Ω-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（611010-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（710Ω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。
直流单臂电桥
直流单臂电桥又称惠斯登电桥，是一种精密测量中值电阻（1Ω～1MΩ的直流平衡电桥。
通常用来测量各种电机、变压器及电器的直流电阻。
常用的有QJ23型携带式直流单臂电桥。
1.什么是直流单臂电桥直流单臂电桥又称惠斯登电桥，是一种精密测量中值电阻（1Ω～1MΩ的直流平衡电桥。
通常用来测量各种电机、变压器及电器的直流电阻。
2.直流单臂电桥的工作原理被测电阻RX和标准电阻R2、R3、R4 组成电桥的4个臂，接成四边形，在四边形顶点cd间接入检流计P，在另一-对顶点ab间接入电池E,在测量时按下按钮SB接通电源，调节标准电阻R2、R3、R4 使检流计指示为0，则c点电位和d点电位相等，且I1=I2，l3=I4,因此：Uab=Ucd即I1RX=I4R4Ucb=Udb即I2R2=I3R3两式相比的：Rx =R4*R2/R3电阻R2和R3的比值通常配成固定的比例，称为电桥的比率臂，电阻R4称为比较臂。
在测量时，首先选取一定的比率臂，然后调节比较臂使电桥平衡，则比率臂倍率和比较臂读数值的乘积就是被测电阻的数值。
电桥是比较精密的测量仪器，如果使用不当，会影响测量结果及损坏仪器。
用电桥测量电阻时，不准带电测量。
3.直流单臂电桥的使用方法(1)使用前先将仪器放置水平，把检流计锁扣打开，应用零位调节器把指针准确调至零位。
(2)用短的较粗连接导线将被测电阻接人，接头应接触紧密。
(3)估计被测电阻大致的数值，选择合适的倍率，然后用各个旋钮调节，使每只旋钮有可读数以保证被测电阻的准确。
(4)进行测量时，应先按下电源按钮，经过一-定时间后再按下检流计P按钮，此时检流计偏转，若发现检流计指针向“+”方向偏转，应增大比较臂电阻，反之，若检流计指针向“-”方向偏转，应减少比较臂电阻。
如此反复调节比较臂电阻直至检流计指针为零，此时被测电阻=比率臂x比较臂电阻。
(5)测量电感线圈的直流电阻时，先按下电流按钮后按下检流计按钮。
测量完毕，先松开检流计按钮，后松开电源按钮，以免被测线圈产生自感电压而损坏检流计。
惠斯登电桥实验报告
惠斯登电桥实验报告引言惠斯登电桥是一种经典的电路实验装置，用于测量电阻值。
本实验主要目的是通过组装和使用惠斯登电桥，测量未知电阻的值，并了解电桥的原理和工作过程。
实验材料•惠斯登电桥装置•电源•电阻箱•万用表实验步骤步骤一：组装电桥装置1.将惠斯登电桥装置放在实验台上，并确保各个连接线都正确连接。
2.将电源与电桥装置相连。
步骤二：调节电桥平衡1.将未知电阻与电阻箱相连，确保连接稳固。
2.打开电源，并调节电阻箱中的电阻值，使得电桥平衡。
步骤三：测量电桥平衡点1.使用万用表测量电桥平衡时的电压值，并记录下来。
2.重复几次测量，确保结果的准确性。
步骤四：计算未知电阻值1.根据测得的电桥平衡时的电压值，利用电桥公式计算未知电阻的值。
2.确保计算过程中的单位一致性，以确保结果的准确性。
实验结果与讨论根据实验步骤中的操作，我们成功地组装了惠斯登电桥装置，并通过调节电阻箱中的电阻值，使得电桥平衡。
在测量电桥平衡时的电压值后，我们计算出了未知电阻的值。
实验中可能存在的误差来源主要来自于电桥平衡时的电压值的测量精度以及电阻箱本身的误差。
为了提高实验结果的准确性，我们可以采取以下措施：1.使用更精确的测量仪器来测量电桥平衡时的电压值，例如数字万用表。
2.检查电阻箱的准确性，并校准或更换不准确的电阻箱。
3.重复实验几次，取平均值以减少随机误差的影响。
结论通过本次实验，我们成功地使用惠斯登电桥测量了未知电阻的值。
实验结果的准确性受到测量精度和电阻箱误差的影响。
为了获得更准确的结果，我们可以采取一些措施来减小误差。
惠斯登电桥作为一种常用的电路实验装置，在实际应用中具有广泛的用途。
实验名称 惠斯登电桥测电阻
实验名称 惠斯登电桥测电阻(所属实验室:大学物理实验中心217分室)一、实验基本介绍电桥就是一种比较式仪器,就是很重要得电磁学基本测量仪器之一。
电桥按其结构特点可分为交流电桥与直流电桥,也可分为单臂电桥与双臂电桥;按工作状态可分为平衡电桥与非平衡电桥。
惠斯登电桥称为单臂电桥,就是最常用得直流电桥,主要用于低电阻得测量。
二、实验仪器介绍实验仪器:QJ23型直流电阻电桥,万用电表,电阻若干只。
图 1 QJ23型直流电阻电桥、指针万用表、待测电阻【QJ23型箱式惠斯登电桥】如图1所示。
箱式直流电桥具有便于携带、准确度高与使用方便等特点。
其电路原理图如图2所示。
R 1、R 2为比例臂,R s 为比较臂,改变b 点得位置就可以改变R 1/R 2(即比例系数K )得比值。
例如将倍率开关b置于“102”时,便有120.9998.90281.009409.09409.0981.0091008.9020.999R R +++++==+ 实验中R x 得误差主要取决于R s ,而不就是R 1/R 2得比值。
从图2可知,比较臂R s 由四只可变得标准电阻相互串联,其总阻值可达9999。
所以该电桥可测量1~9999000范围内得电阻,基本量程为100~99990。
图3为QJ23型箱式电桥面板示意图。
面板中下部有四个标有“”、“”、“”与“”得旋钮,就是用来调节比较臂R s 得,调节范围为0~9999。
使用与读取方法同电阻箱。
面板右下角得“R x ” 接线柱就是用来联接被测电阻得;左侧上方得“+E-”用于联接外部电源;“内、G 、外”为检流计选择端钮,当“G ”与“内”用短路片联接时,则在“G ”与“外”之间需外接检流计;在“G ”与“外”短路时,则箱式电桥内附得检流计接入了电路。
面板右上角为倍率“K ”选择开关。
面板左下角得“B ” “G ” 按钮,从图2可以瞧出,调零旋钮 倍率选择灵敏度旋钮 图3图2前者用于接通电源,后者用于接通检流计支路。
惠斯登电桥物理实验结论与心得
惠斯登电桥物理实验结论与心得
结论：惠斯通电桥（又称单臂电桥）是一种可以精确测量电阻的仪器。
通用的惠斯通电桥电阻R1，R2，R3，R4叫做电桥的四个臂，G为检流计，用以检查它所在的支路有无电流。
当G无电流通过时，称电桥达到平衡。
平衡时，四个臂的阻值满足一个简单的关系，利用这一关系就可测量电阻。
惠斯通电桥是由四个电阻组成的电桥电路，这四个电阻分别叫做电桥的桥臂，惠斯通电桥利用电阻的变化来测量物理量的变化，单片机采集可变电阻两端的电压然后处理，就可以计算出相应的物理量的变化，是一种精度很高的测量方式。
非平衡电桥一般用于测量电阻值的微小变化，例如将电阻应变片（将电阻丝做成栅状粘贴在两层薄纸或塑料薄膜之间构成）粘固在物件上，当物件发生形变时，应变片也随之发生形变，应变片的电阻由电桥平衡时的Rx变为Rx+△R，这时检流计通过的电流Ig也将变化，再根据Ig与△R的关系就可测出△R，然后由△R与固体形变之间的关系计算出物体的形变量。
用这种方法可测量应变、拉力、扭矩、振动频率等。
心得：惠斯通电桥是一种检测电路，虽然它的结构简单，但它的准确度和灵敏度都比较高，在医学诊断和检测仪器中有广泛的应用。
惠斯通电桥的测量灵敏度在科学研究,生产应用中都具有重大意义。
惠斯通电桥在当代科学测量中的应用非常广泛，同时也广泛地被应用在自动控制中。
惠斯通电桥也广泛应用在称重检测元件上等。
惠斯登电桥物理实验
惠斯登电桥物理实验引言：惠斯登电桥是一种用来测量电阻的电路。
它由英国物理学家惠斯登于1854年发明，是一种经典的电阻测量方法。
本文将介绍惠斯登电桥的原理、实验步骤以及实验结果的分析和应用。
一、原理惠斯登电桥的基本原理是平衡条件下电桥两侧的电势差为零。
当电桥平衡时，通过电桥的电流为零，此时可以通过测量电桥两侧的电势差来计算未知电阻的值。
二、实验步骤1. 连接电路：将待测电阻与已知电阻R1、R2和R3连接成一个平衡电桥。
其中R1、R2和R3为已知电阻，待测电阻为Rx。
2. 调节电阻：通过调节变阻器或电位器，使得电桥两侧的电势差为零。
此时电桥达到平衡状态。
3. 测量电势差：使用电压计或万用表测量电桥两侧的电势差，记录下测量值。
4. 计算电阻：根据已知电阻和电势差的测量值，使用惠斯登电桥的公式计算待测电阻Rx的值。
三、实验结果分析根据惠斯登电桥的公式，可以计算出待测电阻Rx的值。
在实际实验中，由于电路的精度、测量仪器的误差等因素，测量结果可能存在一定的误差。
因此，在实验中需要注意以下几点：1. 保证电路连接的良好：电路的连接应牢固可靠，避免因接触不良而引起测量误差。
2. 注意电桥的平衡状态：在调节电阻时，应仔细观察电桥两侧的电势差是否为零，确保电桥处于平衡状态。
3. 多次测量取平均值：为了提高测量结果的准确性，可以进行多次测量并取平均值，减小误差的影响。
四、应用领域惠斯登电桥是一种常用的电阻测量方法，广泛应用于科学研究和工程实践中。
它可以用来测量各种类型的电阻，包括金属电阻、电解质电阻、半导体电阻等。
惠斯登电桥还可以用于测量温度、湿度等物理量的变化，以及检测电路中的故障。
结论：通过惠斯登电桥物理实验，我们可以准确测量电阻的值。
这种电桥方法简单可靠，适用范围广泛。
在实际应用中，我们需要注意实验步骤的正确性和实验结果的准确性，以保证测量结果的可靠性。
注：本文描述的是惠斯登电桥的基本原理和实验步骤，并未涉及具体的实验数据和计算方法。
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实验9 直流单臂电桥（惠斯登电桥）
一．目的要求
1.掌握电桥测量电阻的原理和方法。
2.了解电桥的测量精确度所依赖的条件。
3.学会使用箱式电桥。
二．引言
用伏安法测电阻，受所用电表内阻的影响，在测量中往往引入方法误差；用欧姆表测量电阻虽较方便，但测量精度不高。
在精确测量电阻时，常使用电桥进行测量。
其测量方法同电位差计一样同属于比较测量法。
电桥不仅可以测量电阻，还可以测量许多与电阻有关的电学量和非电学量（把这类非电学量通过一定的手段转换为电学量进行测量），而且在自动控制技术中也得到了广泛的应用。
本实验所讨论的是直流单臂电桥（又称惠斯登电桥），主要是用来测量中等阻值（10～105Ω）电阻的；测量低阻（10～10-5Ω）用直流双臂电桥（又称凯尔文电桥）；测量高阻（106～1012Ω）则用专门的高阻电桥或冲击法等测量方法。
三．原理
1.电阻的测量 直流单臂电桥的原理性电路如图所示。
它是由四 个电阻R a 、R b 、R 0、R X 联成一个四边形回路，这四个电
阻称做电桥的四个“臂”。
在这个四边形回路的一条对角 线的顶点间接入直流工作电源，另一条对角线的顶点间
接入检流计，这个支路一般称做“桥”。
适当地调节R 0值，
可使C 、D 两点电位相同，检流计中无电流流过，这时称 电桥达到了平衡。
在电桥平衡时有：
R a I a =R b I b
R X I X =R 0I 0且 I a =I X , I b =I 0
则上式整理可得：
0b
a R R R R X 图9.1 为了计算方便，通常把R a /R
b 的比值选作成10n （n=0,±1,±2,…）。
令C=R a /R b ，则：
R X =C R 0 （9.2） 可见电桥平衡时,由已知的R a 、R b （或C ）及R 0值便可算出R X 。
人们常把R a 、R b 称做比例臂，C 为比例臂的倍率；R 0称做比较臂；R X 称做待测臂。
四．仪器用具
AC5/Ⅱ型指针式检流计，比例臂电阻四个（10Ω，100Ω，100Ω，1000Ω），电阻箱，甲电池二节，待测电阻两个，电键两个，滑线变阻器，微安表头一只（量限200μA,内阻700Ω左右），QJ —24型箱式直流电桥，数字繁用表。
五．实验内容
B
1.自组单桥测未知电阻R 1、R 2，并测出电桥的灵敏度S 1、S 2。
要根据R 1（即R X ）的粗知值（R1在1.2K Ω左右，R2在50Ω左右）正确选取倍率C ，即R a 、R b 。
测量完毕，计算R X 的不确定度时，除考虑桥臂误差ρc 和ρ0外，还应考虑到对电桥平衡的判断误差。
由于人眼只能分辩出检流计0.1格的偏转量，故判断误差应为0.1/S ，因此R X 测量的总相对不确定度为： 2202C )1.0(ρρS
X ++=ρ (9.7) 对于R 1来说，可采用换臂法再测一次，比较两次测出的R 1值。
取平均以消除倍率误差。
2.用QJ —24型电桥测R 1和R 2，并与自组桥的测量结果相比较，看看在误差范围内是否相吻合。
3．.用数字繁用表电阻档测量电阻。
六．注意事项
1.联好电路复查无误、倍率C 和比较臂R 0的值均已选置好、保护电阻R 处于保护状态（K 1断开）才许试接电源进行实验。
如接通电源瞬间检流计指针锰偏撞针或一点不动应即断电检查原因。
2.换测电阻时，一定要重新选置R a 、R b 和R 0，预先使桥接近平衡，并且断开K 1，使R 处于保护状态。
改换电路必须先断开电源。
3.调节电桥平衡时，应采用接通一下检流计支路看看偏转大小，适当调节R 0再接通一下检流计支路看看偏转大小的办法，不可使检流计在通电情况下调R 0，以免损坏检流计或调节不精细。
在调R 0时要根据检流计的偏转大小和方向有目的地从高位至低位顺次逼近调节，不应盲目乱调。
七．考查题
1.在用电桥测量电阻时恰当选取倍率C 的目的何在?在实验中怎样判断C 选得是否适当?
2.影响R X 测量精确度的因素有哪些?
3.电源电压不太稳定是否影响测量的精确度?电源电压太低为什么影响测量精确度?
4.若桥臂回路有导线不通，检流计偏转大或小？若检流计支路或电源支路不通，检流计偏转大或小？若C 和R 0预置不当，检流计偏转大或小？
八．思考题
1.若电桥保证准确度测量范围为20～99999Ω，要测一个1×106Ω左右的电阻，可否用一
只1000Ω的标准电阻与之并联起来测量？能否测准？
2.根据实验中测R 1和R 2时的电路参数，由(9.5)计算电桥灵敏度S 1和S 2并与测量值比较，看看是否一致。
3.比较用自组桥和箱式桥的测量结果，为什么R 1的测量值吻合得好而R 2的测量值吻合得不好呢？（提示：本实验所用导线每根阻值为0.03～0.1Ω不等，它们是怎样影响测量结果的？）
4.用替代法测R X ，即电桥平衡后若以电阻箱某值R n 替下R X 时桥仍平衡，则R X =R n 。
注意替代时需断开电源。
这种测法要求R a 、R b 、R 0准确吗？要求电源稳定吗？。