惠斯通电桥测电阻(技术相关)
惠斯通电桥原理(技术相关)
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（101~106Ω）。
对于太小的电阻（10-6~101Ω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（107Ω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μΑ表，电桥的灵敏度要受检流计的限制。
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 0、R 1、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0≠g I ，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0=g I ，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：0=g I DB CB ADAC U U U U ==0R Rx I I = 21R R I I = 11R I R I R x Rx = 2200R I R I R R =于是210R R R R x =即102R R R R x = 此式说明，电桥平衡时，电桥相对臂电阻的乘积相等。
实验二、用惠斯通电桥测电阻
实验二、用惠斯通电桥测电阻
212
R R R U U ac
bc += 433R R R U U ac dc += 平衡时：dc bc U U =，即212
R R R +=4
33R R R + 整理化简后得到：43
2
1R R R R =
= Rx 由此可知：待测电阻Rx 等于2R /3R 与4R 的乘积，通常，称2R ，3R 为比例臂，与此相应的4R 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。
电桥测量电阻时的精密度也主要取决于电桥的灵敏度。
当电桥平衡时，若比较臂4R 改变一微小量4R δ，电桥将偏离平衡，检流计偏转n 个格，则常用如下的相对灵敏度S:
S=
4
4R R n
δ 如果检流计的鉴别率阀（灵敏阀）为n ∆（取0.2—0.5格），则由电桥灵敏度引入被测量的相对误差为：
S
n
R R ∆=
∆。
惠斯通电桥测电阻实验报告 (1)
惠斯通电桥测电阻实验报告 (1)
惠斯通电桥是一种用来测量电阻的仪器，是一种特殊的变送器，使用四个自身的桥臂来测量被测物体的电阻值。
它的主要优点是测量数值可以较准确、稳定，对测量对象几乎没有影响，而且能够在很宽范围内测量可变电阻。
本次实验，我们使用了惠斯通电桥来测试普通电阻。
在实验前，我们先将电阻测试电路连接好，然后将惠斯通电桥连接在电路中间，使电桥两端分别与电源和电阻之间接触，电阻可以预调到理想的额定值，以准备待测。
接着，我们使用惠斯通电桥的杠杆来微调电阻，使其精确测量电阻值。
特别注意的是，测量只要杠杆处于良好的量程平衡状态即可。
最后，我们记录了每个测试样品的实际电阻值，经分析发现，电阻值接近于所设定的额定值，整个测试准确率较高，说明惠斯通电桥做出的测量结果是准确和可靠的，能够满足实验要求。
总之，本次实验中使用的惠斯通电桥能够准确、快速检测电阻的实际值，其特点是精度高、量程足够宽、操作简单，因此在若干工程领域也有着广泛的应用。
慧斯通电桥测电阻
惠斯通电桥测电阻电桥是利用比较法进行电磁测量的一种电路连接方式，它可以测量很多电学量，如电阻、电容、电感、互感等，还可以配合不同的传感器件测量很多非电学量，如温度、压力、加速度等。
因此在传感技术中应用极广。
电桥的种类较多，按工作状态可分为平衡电桥和非平衡电桥；按工作电流种类可分为直流电桥和交流电桥；按结构和测量范围可分为单臂电桥和双臂电桥。
电桥法根据平衡和比较原理测量电阻，其构思巧妙、测量准确、适用方便，是电磁测量的基本方法。
本实验所用电桥为直流单臂电桥，也称作惠斯通（Wheatstone）电桥。
惠斯通电桥适用于测量中等阻值的电阻。
实验目的1．学习用电桥法测量电阻的原理，了解其应用；2．掌握使用箱式惠斯通电桥测量中值电阻阻值的方法；3．掌握测量箱式惠斯通电桥的相对灵敏度的方法。
实验器材QJ23型或QJ23a型直流电阻电桥（如图所示）；ZX21型电阻箱；待测电阻若干；导线两根。
图1 QJ23型直流电阻电桥图2 QJ23a型直流电阻电桥实验原理惠斯通电桥测电阻原理如图3所示。
四个电阻R1、R2、R S与R x联成一个四边形，每一个边作为电桥的一个臂，R1、R2称为比率臂，R S称为比较臂（标准臂），R x为电桥的待测臂。
对角线AC连接电源E。
对角线BD之间接检流器G。
调节R S使B、D两点电势相等，这时检流计G指零，电桥达到平衡。
依B、D两点间电势差为零，可得：R2BCDR1R sE KGR x图3 惠斯通电桥原理图12x s R R R R其中R 1/R 2称为比率臂的倍率。
若比率臂的倍率与比较臂值R s 均为已知，则可算出R x 的值。
电桥平衡后检流计指针指零；若桥路中电阻值发生改变，如R x 的改变量为△R x ，则电桥失去平衡，检流计指针发生偏转，偏转格数为△n 。
我们将由于R x 的改变而引起检流计G 指针的偏转所引起的△n 与R x 的相对改变量△R x /R x 的比值称为电桥相对灵敏度S ，即：S =△n /(△R x /R x )实验内容1．用箱式惠斯通电桥测量待测电阻R x 1、R x 3的阻值，保证测量结果有四位有效字，给出测量结果；2．测量箱式惠斯通电桥在R x 取2000Ω时的相对灵敏度，表达结果。
用惠斯通电桥测电阻实验原理
用惠斯通电桥测电阻实验原理在这个科技日新月异的时代，测量电阻的方法可谓是五花八门，但惠斯通电桥可谓是经典中的经典。
今天，我们就来聊聊用惠斯通电桥测电阻的实验原理，带点轻松幽默的气息，希望大家听了之后，能感觉像是在和老朋友唠嗑。
1. 惠斯通电桥是什么？1.1 首先，惠斯通电桥其实是一种非常聪明的电路工具。
想象一下，它就像是一个神秘的魔术师，能够把复杂的电阻问题化繁为简。
你只需要把它的一头连上电源，另一头接上你要测的电阻，然后坐等结果，简直懒得不要不要的。
1.2 它的结构也很简单，基本上就是四个电阻和一个电源。
咱们可以把这四个电阻看成是四位棋手，在电桥的“棋盘”上争斗。
两个电阻在一边，两个在另一边，像极了拔河比赛。
嘿，电流可不是看热闹的，它会选择最轻松的路线走哦。
2. 实验原理大揭秘2.1 那么，惠斯通电桥到底是怎么测电阻的呢？其实它的原理可谓是“自然而然”。
当电桥平衡时，电流不会在中间流动，整个电路就像一个静止的湖面。
只要调节那两个电阻的值，直到电流不再流动，就说明电桥达到了平衡。
简单来说，就是“静水深流”，电流不动就意味着你已经找到那个电阻的真面目。
2.2 在这个过程中，使用的电阻值通常是已知的，我们可以通过这些已知的电阻值来推算出未知电阻的值。
这种方法就像是在解谜一样，越是深入，越能找到真相。
而在实际操作中，调节这些电阻时，还能感受到一种微妙的成就感，仿佛在指挥一场精彩的音乐会。
3. 实验步骤与注意事项3.1 说到这里，咱们不妨简单聊聊实验步骤。
首先，你得把惠斯通电桥的电路搭建起来，就像搭积木一样。
接着，把已知电阻和待测电阻分别接上电桥的两个边。
然后，连接电源，准备好你的测量仪器。
最后，慢慢调节已知电阻，直到电流不再流动，嘿，这时你就可以自信地宣布：你的未知电阻值终于浮出水面了！3.2 不过，亲爱的朋友们，实验可不是光靠运气，还是得注意一些细节。
比如说，连接线要牢固，电源电压要适中，否则可别怪电流不听话。
惠斯通电桥测电阻
实验五 惠斯通电桥测电阻【实验目的】一、掌握惠斯通电桥测电阻的原理和方法。
二、理解电桥灵敏度概念，学会选取合适的灵敏度。
三、培养桥式电路的接线能力，掌握箱式电桥的使用方法。
【实验原理】电桥是一种用比较法进行测量的仪器，它在电测技术中有着极为广泛的应用，不仅能测量多种电学量，如电阻、电感、电容、互感、频率及电介质、磁介质的特性，而且配合适当的传感器，还能用来测量某些非电学量，如温度、湿度、压强、微小形变等。
在一些工业自动控制装置中，也用到电桥电路。
电桥应用之所以这样广泛，其原因在于它具有很高的灵敏度和准确度。
通常，电桥分直流电桥和交流电桥两大类。
本实验所用的单臂电桥称为惠斯通电桥，主要用于测量1 Ω~ 106Ω范围内的中值电阻。
与伏安法测电阻比较，电桥法测电阻的灵敏度和准确度都有很大的提高。
一、电桥工作原理惠斯通电桥由电源、桥臂、桥路三部分组成，其原理如图5.1所示，未知电阻R X 与另外三个已知电阻R 1、R 2、R 3构成了电桥的四个桥臂，电桥的一个对角线AC 上接直流电源E ，而另一对角线BD 即桥路接检流计G 。
改变R 1、R 2、R 3的阻值，可以改变B 、D 两点之间的电位差，当R 1、R 2、R 3的阻值被调节成某一组合时，可以使B 、D 之间的电位差为零，此时电流计无电流流过，指针准确地指在零位，电桥处于平衡状态，于是有2211I R I R = 231I R I R X =两式相比，可得321R R RR X = (5.1)可见，电桥是用比较法测量电阻的仪器。
接通电源以后，调节R 1、R 2、R 3，使检流计指针偏转减小，最后精确指零。
此过程实际上是将R 3和R X 进行比较，一旦电桥平衡，就可以利用上式求出待测电阻R X 。
在直流电桥中，电阻R 1、R 2的比值按10的整数次方变化，通常称为电桥的倍率。
二、电桥灵敏度电桥是否达到平衡是根据灵敏电流计的指针有无偏转来判断的。
电桥平衡后，如果比较臂电阻R 3改变了∆R ，电桥将失去平衡，此时若流经电流计的电流太小或者电流计的灵敏度不高，人的眼睛察觉不出指针的移动，会认为电桥仍然是平衡的，从而带来测量误差。
实验三 用惠斯通电桥测电阻
实验三用惠斯通电桥测电阻【实验目的】1.掌握惠斯通电桥测电阻的原理和方法；2.理解电桥灵敏度的概念；3.研究惠斯通电桥测量灵敏度。
【实验原理】1．惠斯通电桥测电阻原理惠斯通电桥的原理图如图3-1所示，它由比例臂电阻R1、R2和调节臂电阻R以及待测电阻R X用导线连成的封闭四边形ABCDA组成，在对角线AC两端接电源，在对角线BD两端接灵敏度较高的检流计。
通常将BD端称为桥路，四个电阻R1、R2、R和R X称为桥臂。
若适当调节R1、R2或R阻值，使桥路两端的电位相等，即检流计示值为零，这时称为电桥平衡。
图3-1 惠斯通电桥的原理图电桥平衡时（V=0），得到：U AB=U AD，U BC=U DC即I1R1=I2R2，I X R X=I R R（1）同时有I1=I X，I2=I R（2）由式（1）、（2）得到R X=R(R1R2⁄)（3）当知道R 1R 2⁄的比值及电阻R 的数值后，由式（3）可算出R X 。
R1R 2⁄称为比率系数或倍率，R 称为比较臂。
式（3）称为电桥平衡条件。
惠斯通电桥适用于测量中值电阻（1Ω~1MΩ）。
2．惠斯通电桥灵敏度当BD 端接毫伏表，毫伏表显示为零时认为电桥平衡，但现实的问题是毫伏表的灵敏度是有限的，毫伏表所示电压为零不等于实际电压一定为零。
同样的道理，R X =R (R 1R 2⁄)为电桥平衡条件，由于毫伏表的灵敏度所限，R X （或R 1、R 2、R ）有一定的偏差时毫伏表仍可能指示电桥平衡。
当电桥平衡时，保持3个桥臂电阻不变，1个电阻改变（假设R X 、R 1、R 2不变，R 改变ΔR ），则电桥输出电压偏离平衡为ΔU 0，电桥输出电压对桥臂电阻的相对变化反应灵敏度（简称电桥相对灵敏度）S 为：S =ΔU 0ΔR R ×100%与电桥灵敏度相关的物理量有：电源电压U AC 、桥臂电阻R 1+R 2+R +R X 、桥臂电阻分配比例R R 2⁄、检测仪表的灵敏度和内阻R V 。
惠斯通电桥测电阻
惠斯通电桥测电阻值实验目的1．掌握惠斯通电桥的原理，并通过它初步了解一般桥式线路的特点。
2．学会使用惠斯通电桥测量电阻。
实验仪器电阻箱，检流计，滑线变阻器，直流稳压电源等。
实验原理前面我们介绍的伏安法测量电阻，其精度不够高。
这一方面是由于线路本身存在缺点，另一方面是由于电压表和电流表本身的精度有限。
所以，为了精确测量电阻，必须对测量线路加以改进。
惠斯通电桥（也称单臂电桥）的电路如图1所示，四个电阻R 1、R 2、R b 、R X 组成一个四边形的回路，每一边称作电桥的“桥臂”，在一对对角AD 之间接入电源，而在另一对角BC 之间接入检流计，构成所谓“桥路”。
所谓“桥”本身的意思就是指这条对角线BC 而言。
它的作用就是把“桥”的两端点联系起来，从而将这两点的电位直接进行比较。
B 、C 两点的电位相等时称作电桥平衡。
反之，称作电桥不平衡。
检流计是为了检查电桥是否平衡而设的，平衡时检流计无电流通过。
用于指示电桥平衡的仪器，除了检流计外，还有其它仪表，它们称为“示零器”。
当电桥平衡时，B 和C 两点的电位相等，故有AC AB V V = CD BD V V = （1） 由于平衡时0=g I ，所以B 、C 间相当于断路，故有21I I = b X I I = （2） 所以 11R I R I X X = 22R I R I b b =可得 X b R R R R 21= （3） 或 b X R R R R 21= （4）这个关系式是由“电桥平衡”推出的结论。
反之，也可以由这个关系式推证出“电桥平衡”来。
因此（3）式称为电桥平衡条件。
如果在四个电阻中的三个电阻值是已知的，即可利用（3）式求出另一个电阻的阻值。
这就是应用惠斯通电桥测量电阻的原理。
上述用惠斯通电桥测量电阻的方法，也体现了一般桥式线路的特点，现在重点说明它的几个主要优点：（1）平衡电桥采用了示零法——根据示零器的“零”或“非零”的指标，即可判断电桥是否平衡而不涉及数值的大小。
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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。
4．箱式电桥
（QJ23型直流电阻电桥）使用方法：
（1）将B、G打到内接（“B”用来接通电源，“G”用来接通检流计）。
然后调零。
将待测电阻接在R x两接线柱上。
（2）根据待测电阻的粗略值(标称值或万用表测出的数值),选定合适的比例臂的数值,使电桥平衡时,比较臂的四个旋钮都能用上（测出四位有效数字）。
若R x为数百欧，比例臂应选0.1。
若R x为数千欧。
比例臂应选1。
其它以此类推。
（3）将比例臂旋钮旋到R x的粗略值上。
（4）进行测量，先按下按钮“B”，再点按按钮“G”(即按一下立即放开)，迅速观察检流计指针偏转方向，指针如偏向“+”一边，则应增加R s值，如偏向“－”一边，则应减小R s的值。
直到点按按钮“G”时，检流计指针不动为止。
此时比例臂R4的数值乘以倍率（R2/R3）的数值就是被测电阻R x的数值。
测量时，有时遇到下列情况：旋钮置于那一位置时，检流计指针都不指零。
如旋钮置于4时，指针偏向“+”方2格,旋钮置5时，指针偏向“－”方6格，说明测量值最后一位在4和5之间某一值，这时可根据指针“＋”“—”偏转格数大小来取其中一个值。
如上面所说情况，取4不取5。
（5）使用完毕应将“B”和“G”按钮松开。
（先放开“B”，再放开“G”。
这样操作可防止在测量电感性元时损坏检流计）。
实验内容
1．用组合电桥测电阻
（1）按图（一）接线。
用三个电阻箱和检流计组成电桥。
测量前可用万用表粗测一下电阻值。
（2）根据待测电阻的大致阻值，选择合适的N值。
比例臂R2和R3不宜取的很小，可取R2＝R3＝500Ω。
（3）先将电源电压取最小值，限流电阻取最大值。
（4）调节电桥平衡：先加一小电压，间断的接通电键K G，试探电桥是否平衡。
如不平衡，调节比较臂至检流计偏向另一方，则先后两阻值间必有一值恰能值电桥趋于平衡。
此后，逐渐增大电源电压或减小限流电阻，细调平衡。
且以多次接通电键时检流计指针是否稳定不动，为平衡的依据。
电桥平衡后，读出R4，计算R x，并估计不确定度。
2．测量电桥的相对灵敏度
参照式（7）拟定测量步骤。
3．使用箱式惠斯通电桥测电阻
参照箱式惠斯通电桥的使用说明书。
4．参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）R2、R3取5000Ω和50Ω时的情况
（3）对调检流计和电源的位置时的情况
思考题
1．电桥由哪几部分组成？电桥的平衡条件是什么？
2．当电桥平衡后，若互换电源与检流计的位置，电桥是否平衡？3．怎样消除比例臂两只电阻不准确而造成的系统误差？
4．是否可以用电桥来测量电流表内阻？测量的精度主要取决于什么？5．电桥的灵敏度是否越高越好？。