直流单臂电桥
实验9直流单臂电桥惠斯登电桥
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 bR X I X =R 0I 0且 I a =I X , I b =I 0则上式整理可得：0ba R R R R X 图9.1 为了计算方便，通常把R a /Rb 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。
直流单臂电桥和直流双臂电桥使用方法及注意事项
直流单臂电桥和直流双臂电桥使用方法及注意事项电桥是常用仪器，它的主要特点是灵敏度和准确度高，分为直流电桥和交流电桥两大类。
直流电桥主要用于测量电阻，根据结构不同，又可分为单臂电桥和双臂电桥两种。
交流电桥主要用于测量电容、电感和阻抗等参数。
万用阻抗电桥兼有直流电桥和交流电桥的功能。
I×R数字测量仪则是一种高性能的自动阻抗测量电桥。
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，图1为它的面板图。
图1 QJ23型直流单臂电桥面板图①直流单臂面板图说明a、比率臂转换开关共分七挡，分别是0.001,0.01,0.1,1,10,100,1000。
b、比较臂转换开关由四组可调电阻串联而成，每组均有九个相同的电阻，分别为九个1Ω，九个10Ω，九个100Ω，九个1000Ω。
调节面板上的四个读数盘，可得到0～99990范围内任意一个电阻值(其最小步进值为1Ω)。
c、被测电阻接线端钮。
d、按钮开关。
B为电源开关，G为检流计支路开关。
电桥不用时，应将G锁住(顺时针旋转)，以免检流计受振损坏。
e、检流计机械调零旋钮。
f、外接电源接线端钮。
g、检流计短路片及内、外接端钮。
当使用机内检流计时，短路片应与“外接”端连接。
当使用外接检流计时，短路片应与“内接”端连接。
外接检流计从“外接”端与公共端接入。
②单臂直流电桥测量步骤a、将检流计锁扣打开，调节机械调零旋钮，使检流计指针指向零。
b、接上被测电阻Rx，根据It阻值范围选择适当倍率，使最高倍率(×1000))示数不为零为宜。
c、测量时，先按下电源按钮“B”，再按下检流计按钮“G”，若检流计指针偏向“+”，则应增大比较臂电阻；若指针偏向“-”，则应减小比较臂电阻。
调解平衡过程中不能把检流计按钮按死，待调到电桥接近平衡时，才可将检流计按钮锁定进行细调，直至指针调零，电桥达到平衡。
直流单臂电桥的工作原理
直流单臂电桥的工作原理直流单臂电桥又称惠斯登电桥，其原理电路如上图所示，图中ac、cb、bd、da四条支路为电桥的四个臂，其中R1（RX）为被测臂，R2、R3构成比列臂，R4称为较臂。
在电桥的对角线cd 上连接指零仪表（一般是检流计）另一对角线ab上连接直流电源E。
在电桥投入工作时，先接通电源按钮SB，调节电桥的一个臂或几个臂的标准电阻，使检流计指针指示为零，这时，就表示电桥达到平衡。
在电桥平衡时，cd两点的电位相等。
则：Uac=Uad, Ucb=Udb即：I1R1=I4R4, I2R2=I3R3将这两式相除，得：I1R1/I2R2=I4R4/I3R3当电桥平衡时，Ig=0∴I1=I2，I3=I4代入上式得：R1R3=R2R4上式是电桥的平衡条件。
它说明：在电桥平衡时，两相对桥臂上电阻乘积等于另外两相对桥臂上电阻的乘积。
根据这个关系，在已知三个臂电阻的情况下，就可确定另外一个臂的被测电阻的电阻值。
设被测电阻RX是位于第一个桥臂中，则RX=R2R4/R3。
图1 单臂电桥原理图R1为被测电阻R2、R3、R4为可调电阻P为检流计E为电池。
单臂电桥的使用方法1、先将检流计的锁扣打开（内外），调节调零器把指针调到零位。
2、把被测电阻接在?的位置上。
要求用较粗较短的连接导线，并将漆膜刮净。
接头拧紧，避免采用线夹。
因为接头接触不良将使电桥的平衡不稳定，严重时可能损坏检流计。
3、估计被测电阻的大小，选择适当的桥臂比率，使比较臂的四档都能被充分利用。
这样容易把电桥调到平衡，并能保证测量结果的4位有效数字。
4、先按电源按钮B，（锁定）再按下检流计的按钮G（点接）。
5、调整比较臂电阻使检流计指向零位，电桥平衡。
若指针指?，则需增加比较臂电阻，针指向?，则需减小比较臂电阻。
6、读取数据：比较臂比率臂=被测电阻7、测量完毕，先断开检流计按钮，在断开电源按钮，然后拆除被测电阻，再将检流计锁扣锁上，以防搬动过程中损坏检流计。
直流单臂电桥的使用方法
直流单臂电桥的使用方法
直流单臂电桥的使用方法
直流单臂电桥（Digital Force Balance Bridge）是一种新型测试仪器，它由电子源、功率差分器、示波器以及力传感器等部件组成，用于测量机械结构的运动特性、质量、固有频率、谐振特性、碰撞损伤等方面的参数。
下面介绍直流单臂电桥的使用方法：
一、安装环境
1、接线：将电子源、功率差分器、示波器以及力传感器进行接线，连接好各种电子元件，检查接线是否正确，确保直流单臂电桥正常工作。
2、位置：将直流单臂电桥设置在被测物体的旁边，确保被测物体不会受到外界的干扰，保证测试的准确性。
3、调试：将电子源设置好，并调试功率差分器，示波器和力传感器，使得这些部件的各项参数符合要求。
二、测量程序
1、输入信号：将所需要测试的信号输入到直流单臂电桥，并使这些信号通过功率差分器经过变换，得到测试所需要的信号。
2、调参：根据被测物体的参数，调整功率差分器、示波器以及力传感器的参数，确保测试的精度。
3、测量：通过力传感器测量被测物体的参数，并经过示波器对测量的信号进行显示，从而可以得到被测物体的运动参数。
4、结果分析：根据示波器的显示结果，对被测物体的运动参数
进行分析，从而得出测量结果。
以上就是关于直流单臂电桥的使用方法。
在使用前，需要对各个元件进行安装、接线以及调试，然后根据所测量的参数进行调参，最后通过力传感器测量完成测试，并根据示波器显示的结果分析得出结论。
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。
QJ23型直流单臂电桥的使用
QJ23型直流单臂电桥的使⽤
QJ23型直流单臂电桥的使⽤
1. QJ23型直流单有电桥基本使⽤步骤
(1)将电桥⽔平放置稳定，在使⽤内部检流计情况下，调节检流计G调零旋钮，使指针指零。
(2)使⽤万⽤表粗测被测电阻的阻值，根据粗测结果选择适当的⽐例臂与⽐较臂值。
为减少测量误差，要求选择合适的⽐例臂和⽐较臂值，使测童结果具有4位有效数字(实际使⽤⽐较臂电阻值为1000-9999Ω).
(3)将被测电阻Rx，接⼊电桥，按下电源按钮B，并顺时针旋转适当⾓度将电源按钮锁住。
(4)试探按下检流计按钮G并⽴即释放.观察检流计指针偏转⽅向与偏转的速度及⾓度.
若检流计指针偏转速度快或偏转⾓度⼤.说明电桥远离平衡状态.可在⾼位调节⽐较⽵阻值。
初始调节时.建议根据情况优先考虑调节⼗位或百位电阻值;若检流计指针偏向“+”侧，则应适当增加⽐较臂限值，反之减⼩。
根据每次试探按动检流计按钮时的指针偏转情况反复调节⽐较臂阻值.直到电桥接近平衡。
(5)按下并顺时针旋转适当⾓度锁住检流计按钮G，⾃最低位起仔细调节⽐较⽵电阻。
若仍⽆法达到平衡再调节上⼀位⽐较臂电阻，注惫观察指针偏转情况，直到电桥最终平衡。
(6)松开检流计按钮并读数.
(7)松开电源按钮B.
2. QJ23型直流单材电桥使⽤注意
(1)使⽤过程中，应密切关注检流计指针偏转悄况.在调节进程的初期.试探按下检流计按钮后应⽴即释放，防⽌因调节斌不当或错误调节引起的冲击电流打弯检流计指针或烧坏检流计.
(2)如电桥长时间不使⽤，应打开背板电池盖取出电池，防⽌电池漏液腐蚀电极。
使⽤外接电源时，电源电压应符合产品规定，并按规定极性接⼈.。
说明直流单臂电桥的工作原理
说明直流单臂电桥的工作原理直流单臂电桥的工作原理可谓是一门神奇的“电”学艺术，听起来是不是有点高深莫测？简单来说，它就像一个聪明的小侦探，用电流在电路中“探查”各种电阻的秘密。
你想想，电桥就像是我们日常生活中的“桥”，连通着两岸，把不同的电阻通过电流串联起来，让我们一目了然地知道它们的状态。
咱们先来聊聊这个电桥的结构。
想象一下，一个小木桥，上面有两边的栏杆，中间是桥身。
而这座桥的两头，分别接入不同的电阻，一个是已知的，一个是未知的。
哦，话说回来，这个未知电阻就像是一个神秘的角色，让人充满好奇。
而这桥的另一边，嘿嘿，就是我们测量电流和电压的地方。
电流从已知电阻开始，哗啦哗啦地流过来，像小鱼儿在水中欢快游动。
然后，电流经过那个神秘的未知电阻，这里发生了一些神奇的变化。
根据欧姆定律，电流和电阻之间可是有着千丝万缕的联系，简直是如胶似漆。
通过测量电桥两端的电压，我们就能轻松搞定这个未知电阻的数值，真是太简单了！想象一下，自己像个电流侦探，轻松地揭开了谜底。
直流单臂电桥的工作原理到底有什么特别之处呢？这桥的设计可谓是独树一帜，只有一个臂，不像传统的电桥有两臂。
就像是一个独自旅行的探险者，依靠自己的能力，克服各种障碍。
单臂电桥就是利用电流的平衡原理，来达到测量的目的。
简单来说，就是通过调整电阻，直到电流平衡，测量出电压的那一刻，就能轻松找出那个未知电阻的“身份”。
直流单臂电桥的灵活性和准确性也是令人称道的。
要知道，在实际应用中，有时候环境变化莫测，电阻的变化让人捉摸不透。
这个时候，单臂电桥就像一个敏锐的猎手，精准捕捉到微小的变化，帮我们提供了最可靠的数据。
真是让人心里踏实啊，有种“有你在，心里就有底”的感觉。
用一句俗话说，工欲善其事，必先利其器。
电桥就是这个“器”，而我们要做的就是掌握它的使用技巧。
电流的流动、抵抗的较量，整个过程就像是一场华丽的舞蹈。
你会发现，电桥工作的时候，电流在舞动，电压在变幻，神秘又充满节奏感，简直是电学界的“春晚”。
直流单臂电桥测电阻资料讲解
电阻值＝刻度盘电阻值Χ倍率
6、测量完毕应锁上锁扣，以免在搬动过程中，将悬丝损坏。 ７、应及时更换电池。
检测与练习：
1．用电流电桥测量某一电阻，比例臂选择0．1，比较臂的 四个可调挡位的读数盘分别为×1000挡读数为9，×100挡读 数为6，×10挡读数为4，×1挡读数为6，则该被测电阻大小 为（ ）
4.以下有关直流单臂电桥测电阻时调节电桥平衡的说法中正确的是( ) A．电桥平衡时，若指针向“+”方向偏转，应增大比较臂电阻值 B．电桥平衡时，若指针向“—”方向偏转，应增大比较臂电阻值 C．电桥平衡时，若指针向“+”方向偏转，应增大比例臂电阻值 D．电桥平衡时，若指针向“—”方向偏转，应减小比例臂电阻值
A．9646Ω
Ｂ、964.6Ω
C、9646KΩ D、96.46Ω
2． 用QJ23型单臂电桥测一阻值为150Ω左右的电阻，比
例臂应选择（ ）
A．0.001
B．0.01
C．0.1 D．10
3．在使用单臂电桥测量电阻时，电桥线路接通后，如果检流计指针向 “—”方向偏转，则需要（ ）
A．增加比例臂 B．减小比例臂 C．增加比较臂 D．减小比较臂
5．下列关于电桥使用说法错误的是（ ） A．使用前先将检流计的锁扣打开，调节调零器把指针调到零位 B． 测量电感线圈的直流电阻时，应先按下检流计按钮，再按下电源
按钮； C．电桥线路接通后，如果检流计指针向“+”方向偏转，则需要增加
桥臂电阻 D．电桥使用完毕，应先切断电源，然后再拆除北侧电阻，再将检流计
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直流单臂电桥
填空题
1．电桥仪器主要分为直流电桥和交流电桥两大类。
直流电桥按其结构又可分为单臂电桥和双臂电桥。
2．在通常温度下，多数纯金属的电阻其阻值的大小随温度的变化呈线性关系，具有正的电阻温度系数。
利用导体材料的这种性质，可以做成电阻式温度计，把温度的测量转换成电阻的测量。
3．康铜、锰钢等合金电阻几乎不随温度变化，利用合金的这一性质，可制成标准电阻。
4．用QJ24箱式电桥测电阻，选择比率的原则是充分利用四个读数转盘，使测
量结果有4位有效数字。
5．用箱式QJ24型直流单臂电桥测量一个阻值约为120欧姆的中值电阻，调节平衡
后电桥示值为1215，则选择的测量比率是 0.1 ，电阻的测量结果为 121.5Ω。
6.用QJ24箱式电桥测电阻温度特性，调节电桥平衡要迅速，电桥平衡时应首先读取温度计的读数，再记录电桥的示值。
思考题
⒈为什么要先粗测待测电阻的阻值后再接入电桥测量？
R接在电桥的待测臂上，将比较臂转盘各档数值置于待测电阻测量时将待测电阻
x
的标称值或用万用表粗测值的位置，并据此选择合适的比率。
以使接通电源和检流计按钮后，检流计指针在量程内接近指零，从而保护检流计不被过电流冲击。
⒉在铜电阻的R-t曲线图中，其截距的物理意义是什麽？
铜电阻的R-t曲线图中，其截距的物理意义是铜电阻处于0℃时的电阻值。
⒊本实验在某一温度点上调节电桥平衡后,为什么要求先读温度后读电桥示值？
因为待测电阻的阻值与所处的温度环境是动态对应的，调节电桥平衡时的电桥示值，对应于电桥平衡时的某一温度点，此温度点与电桥平衡时待测电阻的阻值相对应。
由于实验条件待测电阻所处的温度环境不能达到稳定的热平衡，温度的变化会使电桥随时失衡，因此要先读温度后读电桥示值。
4. 用箱式电桥测电阻，为什么比率要选择得当？选择比率的原则是什么？
测量时将比较臂转盘各档数值置于待测电阻的标称值或用万用表粗测值的位置，并据此选择合适的比率。
接通电源按钮和检流计按钮，依次调节比较臂转盘，直到检流计指零，则根据电桥平衡条件，待测电阻R x＝比率值×R。
因此比率选择要得当，否
则可能使电桥调节平衡有困难或使测量精度降低。
为使测量达到应有的精度，选择比率的原则是能充分利用电桥的四个调节转盘，保证测量读数有４位有效数字。
5.本实验用了哪些物理实验方法和数据处理方法? 答：本实验中电桥是平衡法，也是比较法，还可以说是补偿法，从平衡的显示方法来看又可称为零示法。
图中R 0，R 1，R 2均是标准电阻，用作比较用，与被测电阻R x 组成电桥。
当电路中有足够大的电流I 时，C ，D 两点电位若不相等，可由灵敏电流计Ｇ显示出来，调节R 0，使灵敏电流计Ｇ指针示零，这时，C ，D 两点电位相等，桥臂上电压互相补偿，也称电桥达到平衡。
数据处理
可采用作图法和最小二乘法。
6．如图所示的电桥电路中，在电流计Ｇ上串联一个大电阻R g 有什么作用? 在电桥为调至平衡时，C 、D 两点可能有较大的电位差，在电流计Ｇ上串联一个大电阻R g 可减小桥路上的电流，从而保护电流计免受过大电流冲击。
因此在调节电桥平衡时，应首先在电建Sg 断开的条件下，粗调电流计指零，再闭合Sg 仔细调节R 0，使电流计严格指零。
直流单臂电桥实验数据处理
实验数据记录 温度/℃ 29.0 35.0 40.0 45.0 50.0 55.0 合金/Ω 130.7 130.7 130.7 130.7 130.7 130.7 铜/Ω 56.86 58.28 59.40 60.63 61.72 62.87 半导体/Ω
18570
14940
12580
10700
8948
7687
1. 作铜电阻的温度特性曲线，求铜电阻的电阻温度系数
在通常温度下，多数纯金属的电阻其阻值的大小随温度的变化呈线性关系，具有正的电阻温度系数。
在图上取点P 1（52.0，62.0）；P 2(34.0，57.6)
K=
1
21
2P P P P X X Y Y --=0.23（Ω/℃）
R m =50.25(Ω) α=
m
R k
==0.00458/℃ αE =''ααα-×100%=0043
.00043.00046.0-×100%=7.0%
2．作合金和半导体的电阻温度特性曲线
康铜、锰钢等合金电阻几乎不随温度变化，利用合金的这一性质，可制成标准电阻。
在通常温度下，半导体的电阻随温度的升高而减小，具有负的电阻温度系数。