惠斯登电桥原理
实验8_惠斯登电桥测电阻
实验8_惠斯登电桥测电阻惠斯登电桥是一种常用的测量电阻的仪器，它利用交流电源和四个阻值相等的电阻组成桥路，在满足一定条件下，通过调节电桥中的一个电阻改变桥路平衡状态，进而得到待测电阻的值。
在实验中，我们将会使用惠斯登电桥来测量一个未知电阻值，掌握电桥的基本原理及使用方法。
一、实验原理1. 惠斯登电桥的基本原理惠斯登电桥可以用来测量电阻、电容、电感的值，本实验以电阻为例。
如图所示，惠斯登电桥由四个电阻分别为 R1、 R2、 R3 和 Rx 组成。
通过满足下列条件，可以得到Rx 的电阻值：(1) 电桥两支交流电源输出相差 180 度，即左支交流电源表现为正弦波，右支交流电源相位比左支落后180度；(2) 电桥上 Q 和 S 两点电势相等；当这两个条件满足时，电桥就处于平衡状态，此时从 M 端引出的电压为零，V 指示器显示为零。
此时有：R1 / R2 = Rx / R3因此，通过调节 R3，可以使得电桥处于平衡状态，进而得到 Rx 的电阻值。
2. 惠斯登电桥的测量误差及提高测量精度的方法在实际应用中，惠斯登电桥的测量误差往往来自于电源、电阻、线路的不精确等方面，因此需要注意以下几点：(1) 电源的稳定性：要保证左右两支交流电源输出的电压稳恒，同时也要确保所使用的电源实际输出的正弦波的频率和电压与欲测量贴近。
(2) 电阻值的准确性：要保证所使用的标准电阻和待测电阻的阻值精确，并尽可能避免电阻的温度漂移。
(3) 线路的影响：要尽量将线路的电阻降到最小，线路接触良好，并保持干燥。
二、实验内容1. 实验器材惠斯登电桥、多用表、标准电阻箱、待测电阻、连接线等。
2. 实验步骤(1) 打开交流电源开关，调节电源电压，使交流电压输出零点测量。
(2) 选择标准电阻使之通过电流表，调节 R1 和 R2，使电流表读数为 1.00，此时电阻 R1/R2 的电阻比值约为 1.00。
(3) 将待测电阻连接到电桥中，调节 R3，使得桥路平衡，V 指示器读数为零，此时Rx 即为待测电阻的电阻值。
惠斯通电桥测量的实验原理
惠斯通电桥测量的实验原理
惠斯通电桥是一种用来测量电阻的仪器，其基本原理是通过改变电桥中的元件参数，使得电桥上的电流为零，从而测量未知电阻。
电桥由四个电阻器和一个伏特表组成，其中两个电阻器称为已知电阻R1和R2，另外两个电阻器称为未知电阻R3和R4。
这四个电阻器通过导线连接成一个封闭电路。
假设电桥接通电源后，流经封闭电路的电流为I，而电桥两边的电压分别为V1和V2。
根据欧姆定律，电流和电压之间的关系可以表示为V1 = I*R1, V2 = I*R2。
在电桥中，通过改变电阻R3和R4来使电流为零。
当电流为零时，有V1 = V2，即I*R1 = I*R2。
将此等式变形后可得到R3/R4 = R1/R2.
由此可见，要使电桥上的电流为零，需要满足R3/R4 = R1/R2的等式。
因此，通过改变R3和R4的数值，可以测量未知电阻R4。
在实际测量中，通常先选定一个已知电阻R1，然后通过调节R3和R4来使电桥上的电流为零。
当电流为零时，我们就可以通过测量R3和R4的数值来得到未知电阻R4的数值。
需要注意的是，为了保证电桥测量的精度，电桥的各个电阻器应具有较高的稳定
性和准确性。
此外，使用恰当的电源和仔细的接线也对测量结果十分重要。
总的来说，惠斯通电桥测量的原理是通过改变电桥中的元件参数，使得电桥上的电流为零，然后根据电桥平衡条件来测量未知电阻。
这种测量方法简单而准确，广泛应用于电阻测量和电学实验中。
惠斯登电桥的原理与应用
温度、压力传感器原理---惠斯登电桥的应用这里介紹一种測量电阻值大小的方法，這种方法称为惠斯登电桥測量法。
它的特別之处，是在于精确、精細，几乎省去人在判读時所形成的誤差。
並且由于它的精細，我們要用它去測量电阻阻值和測量电阻随温度变化的情形，也就是电阻的温度系数。
究竟惠斯登电桥是如何能够达到精确、精細的功能？以下就来了解它的原理。
一、惠斯登电桥（平衡电桥）测电阻的原理.惠斯登电桥原理图1中，接通电源，调节电桥平衡，即调节电桥四个“臂”R1、R2、R3、Rx，当检流计G的指针指零，B、D两点电位相等，则有箱式惠斯登电桥的比率K有0.001，0.01，0.1，1,10，100，1000七档。
根据待测电阻Rx大小选择K，调节R3使检流计G为零，由Rx=KR3求出Rx值。
电流计G的B、D两点电位：(1--2)(1--3)由上式看出，当R1R3=R2Rx时，电流计G的B、D两点电位差Uo=0，电桥处于平衡，这就是惠斯登电桥。
1-1二、箱式惠斯登电桥的结构线路(以QJ23型箱式直流单臂电桥为例)图(a)分析箱式惠斯登电桥的结构线路。
提示:当比率转换开关K连接到0.001的挡位时,R1代表一只电阻的值，而R2代表7只电阻串联值。
在不同的挡位时,R1R2所代表的电阻串联值。
各不相同。
Rx:被测电阻接线柱R3:由四个可变电阻箱串联组成。
每个可变电阻箱的挡位X1Ω、X10Ω、X100Ω、X1000Ω构成。
箱式惠斯登电桥的操作法1.检流计的指针作调零处理。
2.确定待测量电阻的大致数值,在Rx被测电阻接线柱间接上被测量电阻。
3.根据被测量电阻的大小值选定比率转换开关K连接的挡位。
4.测量时用跃接法按下"B"和"G"按钮(按下后立即松开)，若指针偏向"+"方向。
则增加R3的数值;若指针偏向"-"方向,则减小R3的数值,反复调节直至电桥平衡.5.测量有感电阻(如电机、变压器等)时,应先接通"B"和后接通"G"按钮,断开时应先放开"G"再放开"B"。
惠斯通电桥线路原理
惠斯通电桥线路原理
惠斯通电桥是一种用来测量电阻值的电桥线路，也被称为惠斯通电阻桥或惠斯通电阻仪。
它是由19世纪末英国物理学家惠斯通(Wheatstone)设计的，用于测量未知电阻的值。
惠斯通电桥是一个平衡桥，当桥达到平衡状态时，可通过测量各分支电流或电压来计算出未知电阻值。
```
电源
\R1/
---
/\
\R2/
未知电阻
---
/\
\R3/
```
电路中的元件可以使用电阻箱或任何其他可变电阻元件，分别代表已知电阻R1、R2和R3、未知电阻R可以是任意一个需要测量的电阻。
电源施加在电路的两个端点上，形成一个固定的电势差。
当电阻R值未知时，通过调整R1、R2和R3的电阻值，使电桥平衡。
电桥平衡时，表示电桥两个对角线的电势差为零，即没有电流通过这两个
对角线。
此时可以应用基尔霍夫定律进行计算。
基尔霍夫定律可以用来分析相互连接的电路中的电流分布。
根据基尔
霍夫定律，通过一个环路中各个分支的电流代数和为零。
在惠斯通电桥中，应用基尔霍夫定律可以得出如下方程:
R1/R2=R/R3
其中，R表示未知电阻的值。
通过上述方程，可以计算出未知电阻R的值。
总结起来，惠斯通电桥是一种用于测量未知电阻值的电桥线路。
通过
调整已知电阻的值，使电桥达到平衡状态，从而可以利用基尔霍夫定律计
算出未知电阻的数值。
惠斯通电桥的原理可以应用于测量电阻、检测电路
故障等各种应用场景中。
惠斯登电桥的原理操作要点
惠斯登电桥的原理操作要点惠斯登电桥是一种常用于测量电阻值的电路，它的原理操作要点如下：1. 基本原理惠斯登电桥利用了电流在不同电阻上的分配性质，通过调整未知电阻和已知电阻之间的比例关系，使得整个电路达到平衡状态。
当电路平衡时，无电流通过检测线圈，可以利用平衡条件求出被测电阻。
2. 电路组成惠斯登电桥主要由四个电阻组成，分别为未知电阻RX、已知电阻R1、R2和R3，在检测线圈的两端分别接入一个电压源U0和一个电流表。
3. 原理操作步骤(1) 将已知电阻R1、R2和R3与未知电阻RX按照电桥电路图的连接方式连接好。
(2) 调节电桥电路中的滑动变阻器或电位器，改变已知电阻R3的电阻值，使得电桥每个支路都达到平衡状态。
(3) 平衡状态下，电流表显示电流为0，此时可以通过平衡条件求解未知电阻RX。
4. 平衡条件的推导根据基尔霍夫电压定律和欧姆定律，可以推导出电阻平衡条件。
在平衡状态下，电桥电路中各支路电流满足以下关系：U0 = I1*R1U0 = I2*R2Ux = I3*RX其中，U0是电源电压，I1、I2和I3分别是电流表示读数。
根据电桥的物理特性，平衡状态下电流I1和I2的大小相等，即I1 = I2。
将上述两个方程联立可得：R1/R2 = U1/U2同理，平衡状态下I3和I2可认为大小相等，即I3 = I2。
将上述两个方程联立可得：RX/R3 = Ux/U2将上述两个关系组合在一起，可以得到电阻平衡的条件：RX = R1*R3/R25. 误差分析与校正实际测量中，由于电桥电路中元件阻值的精度限制和测量仪器的精度限制，会引入一定的误差。
常见的误差主要有接触电阻、电源内阻、温度对电阻的影响等。
为了减小误差，可以采取以下措施：(1) 使用低接触电阻的导线和接插件；(2) 选择稳定的电源，避免电源内阻对测量结果的影响；(3) 控制温度变化范围，或者采用温度补偿方法进行校正。
总结：惠斯登电桥的原理操作要点主要包括电路的组成、原理操作步骤、平衡条件的推导以及误差分析与校正。
惠斯登电桥
惠斯登电桥[目的]1．掌握用惠斯登电桥测量电阻的原理和方法；2．学习用交换法减小和消除系统误差；3．初步研究电桥的灵敏度。
[原理]惠斯登电桥(Wheatstone Bridge)是用于精确测量中值电阻(10—105 )的测量装置。
最简单直接的测量电阻的方法是伏安法。
用伏安法测量电阻时，通过测出流经电阻 R的电流 I和电阻两端的电位差 V，依据欧姆定律 R=V/I即可求出被测电阻值。
但这种方法存在较大的测量误差。
由于电表本身具有内阻，不论采用电流表内接还是外接，都不能同时准确测出流经电阻的电流 I和电阻两端的电位差 V，因而不可避免地存在线路本身的缺陷带来的误差，这个误差被称为电表的接入误差。
电表的接入误差是一个可定系统误差，如果我们能够事先确定电流表或电压表的内阻，就可以通过加修正值的办法消除此误差。
然而，伏安法测量中使用的电流表和电压表精度都不可能很高(电表的准确度等级最高为0.1级)，由仪器误差限制带来的测量不确定度是无法减小的。
举例来说，如果电流表和电压表都是0.5级，被测电流和电压都是接近电表量程的二分之一，仅由于电表准确度等级限制带来的测量误差便可能达到1.5%。
用电桥法测电阻，实质是把被测电阻与标准电阻相比较，以确定其值。
由于电阻的制造可以达到很高的精度，所以电桥法测电阻可以达到很高的精确度。
电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。
惠斯登电桥是直流电桥中的单臂电桥；双臂电桥又称为开尔文电桥(Kelvin Bridge)，适用于测量低电阻（10-6—10 ）。
由于电桥测量法比较灵敏、精确、使用方便，它已被广泛地应用于电工技术和非电量的电测法等方面。
一．惠斯登电桥的线路原理惠斯登电桥的基本线路如图（9-1）所示。
它是由四个电阻R1,R2,R3,R x联成一个四边形ACBD，在对角线AB上接上电源E，在对角线CD上接上检流计G 组成。
接入检流计（平衡指示）的对角线称为“桥”，四个电阻称为“桥臂”。
惠斯通电桥线路原理
惠斯通电桥线路原理
惠斯通电桥线路是一种用于测量电阻、电容和电感等电学元件的电路。
它由四个电阻分别连接成一个平衡电桥，通过调节其中一个电阻的值，可以使电桥平衡，从而测量未知电阻的值。
电桥平衡的条件是：电桥两侧的电势差相等，即电桥两侧的电压相等。
当电桥平衡时，电桥两侧的电压差为零，此时电桥中的电流也为零。
因此，可以通过调节电桥中的一个电阻，使电桥平衡，从而测量未知电阻的值。
惠斯通电桥线路的原理是基于欧姆定律和基尔霍夫定律。
欧姆定律指出，电流与电阻成正比，电压与电阻成反比。
基尔霍夫定律指出，电路中的电流总和等于零，电路中的电压总和等于零。
在惠斯通电桥线路中，电桥两侧的电势差相等，因此电桥两侧的电流也相等。
根据欧姆定律，电流与电阻成正比，因此电桥两侧的电阻也相等。
当电桥中的一个电阻发生变化时，电桥两侧的电势差也会发生变化，从而使电桥不再平衡。
通过调节电桥中的一个电阻，使电桥平衡，可以测量未知电阻的值。
惠斯通电桥线路广泛应用于电学实验和工程中，可以测量电阻、电容和电感等电学元件的值。
它具有精度高、测量范围广、操作简单等优点，是一种非常实用的电学测量工具。
惠斯登电桥的原理
惠斯登电桥的原理一、什么是惠斯登电桥惠斯登电桥（Wheatstone bridge）是一种用来测量未知电阻的电路，该电路由英国物理学家查尔斯·惠斯登（Charles Wheatstone）于1843年发明。
惠斯登电桥是一种平衡电桥，通过平衡原理来测量未知电阻。
二、平衡电桥的原理平衡电桥是基于平衡原理的一种电路，通过调节电桥的各个部分，使得电桥中的电流为零，从而达到平衡的状态。
惠斯登电桥也是一种平衡电桥。
惠斯登电桥由四个电阻和一个潜在变阻器（未知电阻）组成。
电桥的基本原理是通过调节电桥中的潜在变阻器，使得电桥中的电流为零，从而确定未知电阻的值。
当电桥中的电流为零时，可以使用已知的电阻值来计算出未知电阻的阻值。
三、惠斯登电桥的工作原理惠斯登电桥的工作原理可以通过以下步骤来解释：1.设置电桥的初始状态：将已知电阻分别接到电桥的两个相对端点上，并将未知电阻连接到电桥的两个相邻端点。
2.调节潜在变阻器：通过调节潜在变阻器的电阻值，使得电桥的电流为零。
3.检测电流为零的条件：使用电流表等仪器来检测电桥中的电流是否为零。
如果电流为零，则表示已经达到平衡状态。
4.计算未知电阻：根据已知电阻的阻值和电桥达到平衡时潜在变阻器的电阻值，可以使用惠斯登电桥的公式来计算未知电阻的值。
四、惠斯登电桥的公式惠斯登电桥的计算公式为：其中，R1、R2、R3为已知电阻的阻值，而R为未知电阻的阻值。
五、应用领域惠斯登电桥在科学实验、电子工程等领域有着广泛的应用。
1. 科学实验在科学实验中，惠斯登电桥被用来测量物质的电阻，从而获得有关材料特性的信息。
例如，在材料科学中，可以使用惠斯登电桥来测量材料的电导率、电阻率等。
2. 电子工程在电子工程中，惠斯登电桥被用来测量电路中的未知电阻。
通过测量电阻，可以更好地设计和优化电路，提高电路的性能。
惠斯登电桥还可以应用于传感器的设计和测试中。
3. 物理实验在物理实验中，惠斯登电桥被用来测量电阻与其它物理量之间的关系。
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惠斯登电桥的原理与应用
大学物理基础性实验
乐山电大幸荣安
【摘要】惠斯登电桥是大学物理基础性实验之一。
教学辅导中发现，在理工科中，不同专业的学员，对惠斯登电桥原理的学习要求各不相同，有的专业学员对惠斯登电桥原理只作一般性了解和使用；而电子工程技术类的学员则作一般性了解和使用外，还要求对每一个原理在其它项目中的应用。
本文对惠斯登电桥原理作了一般性的论证分析外，还对对惠斯登电桥原理在温度控制技术作了入门式讨论分析。
【关键词】惠斯登电桥交换测量法热敏电阻
这里介紹一种測量电阻值大小的方法，這种方法称为惠斯登电桥測量法。
它的特別之处，是在于精确、精細，几乎省去人在判读時所形成的誤差。
並且由于它的精細，我們要用它去測量电阻阻值和測量电阻随温度变化的情形，也就是电阻的温度系数。
究竟惠斯登电桥是如何能够达到精确、精細的功能？以下就来了解它的原理。
一、惠斯登电桥（平衡电桥）测电阻的原理. 惠斯登电桥原理图1中，接通电源，调节
电桥平衡，即调节电桥四个“臂”R1、R2、R3、Rx，当检流计G的指针指零，B、D 两点电位相等，则有
式称为比率k。
箱式惠斯登电桥的比率K有0.001，0.01，0.1，1, 10，100，
1000七档。
根据待测电阻Rx大小选择K，调节R3使检流计G为零，
由R x = KR3求出待测电阻Rx值。
电流计G 的B、D两点电位
(7--2)
(7--3)
由上式看出，当R1R3= R2R x时，电流计G 的B、D两点电位差Uo=0，电桥处于平衡，这就是惠斯登电桥。
二、箱式惠斯登电桥的结构线路(以QJ23型箱式直流单臂电桥为例)图(a)
分析箱式惠斯登电桥的结构线路.提示: 当比率转换开关K连接到0.001的挡位时, R1代表一只电阻的值，而R2代表7只电阻串联值.在不同的挡位时,R1 R2所代表的电阻串联值.各不相同.Rx:被测电阻接线柱R3:由四个可变电阻箱串联组成.每个可变电阻箱的挡位X1Ω、X10Ω、X100Ω、X1000Ω构成.箱式惠斯登电桥的操作法1.检流计的指针作调零处理.
2.确定待测量电阻的大致数值,在Rx被测电阻接线柱间接上被测量电阻.
3.根据被测量电阻的大小值选定比率转换开关K连接的挡位.
4.测量时用跃接法按下"B"和"G"按钮(按下后立即
松开)，若指针偏向"+"方向.则增加R3的数值;若指针偏向"-"方向,则减小R3的数值,反复调节直至电桥平衡.
5.测量有感电阻(如电机、变压器等)时,应先接通"B"和后接通"G"按钮,断开时应先放开"G"再放开"B".
6.使用完毕,必须断开"B"和"G"按钮,并且将检流计的联接片接在"内接"位置,也保护检流计.
2．箱式惠斯登电桥的结构(以QJ23型箱式直流单臂电桥为例) 版面布置图. 图(B)
三、测量方法
1.在被测电阻位置接待测电阻Rx按惠斯登电桥的操作方法直接测量.
2.交换测量法:
当比率K不变,R x和R3的位置相互交换,得到R`3= K R x , R`3是交换后电桥平衡的新值,将Rx=KR3和R`3=KRx两式整理得
得到的结果与比率K系统无关，说明此法可以抵消系统误差的影响.
四、惠斯登电桥原理在温度控制技术中的应用
惠斯登电桥原理的应用:惠斯登电桥可以测量电阻、电容、电感、温度、频率、及压力等许多物理量,同时广泛应用在自动控制技术中.
3.惠斯登电桥原理在温度控制技术中的应用若R1、R2、R3为固定电阻，Rx为热
敏电阻,即随温度变化的电阻，Rx=R (t)。
设室温t= t0时，Rx= Rx0，当温度t = t0+
Δt时，Rx = Rx0+ΔRx，由（4-22-3）式求得电压Uo为：
（7--4）
在室温t0时要预调平衡，即调节R1、R2和R3，使R1R3=R2Rx0，则（4-22-4）式变为：
（7--5）
若Rx电阻变化很小，ΔRx<< R1、R2、R3，则（4-22-5）式分母中ΔRx项可以略去，（7--5）式变为：
（7--6）
这个电压Uo是温度升高引起的，可以用这个电压Uo去控制温度调控设备。
五、惠斯登电桥各桥臂之间的三种典型情况，下面分别进行分析讨论：
①等臂电桥：R1=R2=R3=Rx0 ，（7--6）式变为：
(7--7)
②输出对称电桥（电流计端等臂），也称卧式电桥：当R1=Rx0，R2=R3，且R1≠
R3，（7--6）式变为：
(7--8)
③电源对称电桥（电源端等臂），也称为立式电桥：当R1=R2，R3=Rx0，且R1≠
R3，（4-22-6）式变为：
（7--9）
由上三式可以看出，当ΔRx << R1、R2、R3 时，三种电桥的输出电压Uo 均与成线性关系. 若Rx0、ΔRx相同情况下，等臂电桥、卧式电桥输出电压Uo比立式电桥输出电压Uo高，故灵敏度也高；而立式电桥测量范围大，从（7--9）式中的
(7--10)
项看出可以通过选择R1、R3来扩大测量范围，R1、R3差距越大，Rx测量范围也越大。
而测量电压Uo后，计算出ΔRx，从而求得Rx= Rx0+ΔRx 。
六、思考题
1、了解惠斯登电桥的原理和桥式电路的特点；
2、学会使用电桥测电阻的方法；
3、学会消除系统误差的一种方法-------交换测量法
4．平衡电桥与非平衡电桥有哪些不同？
5．什么时候用平衡电桥测电阻较好，什么时候用非平衡电桥测电阻较好？
6．非平衡电桥中立式桥为什么比卧式桥测量范围大？
7．若用惠斯登平衡电桥测出一只热敏电阻在常温下的阻值，当温度升到50°C时，电阻值增加多少并绘制Rx- t曲线，再计算出电阻温度系数α(=K/R0)的测量值。
参考文献??普通物理学实验讲义? 作者钱昆明张少刚? 电工手册? 作者电工手册编写组。