直流单臂电桥的使用
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。
QJ23型直流单电桥
QJ23型直流单电桥的使用、校验步骤及误差计算(一) QJ23型直流单电桥使用说明1 •面板介绍箱式单臂电桥的形式多样，本实验用QJ23型携带式直流单臂电桥，下图为其面板配置图。
各部分名称如下：⑴检流计，其上有机械调零器；⑵外接表计接线柱；③表计选择开关；⑷比例臂旋钮R1/R2，有七种选择：0.001, 0.01, 0.1，1，10，100，1000；⑸电源选择开关；⑹外接电源接线柱；⑺R3旋钮由四个盘共同构成，分别代表个位，十位, 百位，千位；⑻检流计按钮开关；⑼电源按钮开关；⑽待测电阻R X⑼ ⑻ ⑽2•使用方法(1)调零，检流计零点调节；(2)在仪器底部电池盒中装上3节1号干电池串联，或在外接电源接线柱“B夕卜”上接入4.5伏的直流电源，并将“电源选择”开关拔向相应位置。
(3)连线，将被测电阻R X的两端接到单臂电桥的相应两个接线柱上。
(4)预置，依据(1 )待测电阻R X的估计值，(2) R3的最高位(千位)不能为零，设置R1/R2旋钮和R3旋钮的初始值；(5) _______________________________ 当测量电阻时，应先按“ B ”后按“ G ”按钮，并调节读数盘 R b ,使电流计重新 回到“ 0”位。
断开时应先放“ G ”后放“ B ”按钮。
注意：一般情况下， “B ”按钮应间歇使 用。
此时电桥已处平衡，记录 R I /R 2= , R3= ;而被测电阻R X 为R X = R 1/R 2 X( R 3)欧(6)测灵敏度 S ,调节R 3,使检流计指针左偏(或右偏) 3R3=, z\n =,S(7) 检查数据，整理仪器。
(8) 使用完毕，应把“电源选择”开关拔向“外”位置上。
3■注意事项(1) .不能长时间按下按钮 B ,持续通电易使桥臂电阻升温，影响实验精度; (2) .不能长时间按下按钮 G ,否则可能烧坏检流计。
总之，要间断通电，不能连续通电。
4■数据及结果R XR 1/R 2R 3R 3'Al12345附录一：仪器描述型号 QJ23型直流电阻桥 测量范围 0Q 〜11.110M Q 倍率 量程 分辨力 准确度 X10-3 0-11.110 Q 1m Q 1% X10-2 0-111.10 Q 10m Q 0.5% X10-10-1.1110k Q 100m Q 0.1% X 0-11.110k Q 1 Q 0.1% X 10 0-111.10k Q 10 Q 0.1% X 1020-1.1110M Q100Q0.5%到5个刻度范围，记录 n5-ii.iiOM Q ik Q5%桥路电源 4.5V （3节i.5V i号电池串联）指零仪电源9V （i节6F22型叠层电池）外型尺寸(L)320mrm< (W) 280mr W (H) i70mm重量3kg备注：QJ44型直流双臂电桥，内附晶体管指零仪和能内附工作电源。
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。
单臂电桥的使用方法
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“x R”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。
通过电桥调节R2、R3、R4数值，当电桥平衡时有：R1=R2×（R3/R4）从而可以测量出被测电阻。
从图可以看出：R1被测电阻包括了引线电阻和接触面接触电阻，故实际电阻应减去引线电阻和接触面接触电阻，被测电阻越小，引线的误差越大，所以单臂电桥常用来测量1欧以上的电阻，一般量程为1～99990欧。
对于开关接触电阻一般在微欧级，不宜使用此电桥，因为引线电阻为毫欧级，无法测量，此时可以使用双臂电桥。
图2 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。
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。
直流单臂电桥的使用与分析
1电若)检桥流流平 经计衡两指时电多臂针，阻:的组和R当X电=有）比2流电Ω是，较流同流通臂一过个过读检电流调数流计，节的时那,旋乘指就针是钮积会串发可。联生；以偏转选,流择过相电流应的的方向电不阻同,与指针之偏转相的连方向接也，不同最。后的Rx读数为比例
功直率流:单电臂阻电并调桥联测零时量，器过各程：电阻用消以耗的测功量率与前电的阻大指小针成反调比零，即工电作阻值。大必者消须耗先的功将率小； 电桥平衡时检，流RX=计2Ω锁扣打开，才能进行调零。
图1-24是直流单臂电桥简易原理图，当电桥检流计指示 指针晃向“＋”的一边，说明被测电阻大于1000欧，可把比例臂放在10档，再次接下“B”、“G”按钮，如果指针仍在“＋”边，可
把比例臂放在100档。
值为零的时候，才可以进行读数。 此时电桥平衡，被测电阻值等于：比例臂读数乘比较臂读数（欧姆）。
电流:电路的总电流等于各并联电阻的电流之和； 直流单臂电桥用于测量阻 2)如无法估计被测电阻值，一般将比例臂放在1档，比较臂放在1000欧上，按下“B”按钮，然后轻按“G”按钮后即松开，如检流计 指针晃向“＋”的一边，说明被测电阻大于1000欧，可把比例臂放在10档，再次接下“B”、“G”按钮，如果指针仍在“＋”边，可 把比例臂放在100档。 例1 求图1-31所示电路的I1 ,I4 ,U4 检流计连接片：通常放在“外接”位置。 检流计连接片：通常放在“外接”位置。 直流单臂电桥用于测量阻 阻相串联的部分具有电阻串联电路的特点，电阻相并联的部分具有电阻 轻按检流计按钮“G”； 被测电阻，是为测量臂。 桥检流计指示值为零的时候，计 如左边的支路可以扭到右边，上面的支路可以翻到下面，弯曲的支路可以拉直等； 直流单臂电桥测量过程 功率:电阻并联时，各电阻消耗的功率与电阻大小成反比，即电阻值大者消耗的功率小； 例1 求图1-31所示电路的I1 ,I4 ,U4 直流电桥按其功能可分为直流单臂电桥和直流双臂电桥，其中直流单臂电桥主要适合精确测量1Ω以上的电阻，所以使用比较广泛。 电桥平衡时，RX=2Ω
简述直流单臂电桥的使用方法
简述直流单臂电桥的使用方法
1. 直流单臂电桥使用方法
直流单臂电桥是一种常用的直流电阻测量电路，它可以测量不同类型电阻的电阻值，比如金属电阻、热敏电阻等。
使用直流单臂电桥可以精确测量电阻的值，使用步骤如下：
（1）将电阻Rb（测量对象）连接到电桥的C点；
（2）将一个已知电阻Ra（桥式电阻）连接到电桥的A点；
（3）将一个变阻器Rc（校正电阻）连接到电桥的B点；
（4）往变阻器Rc接入一定的电流，调节变阻器Rc的电阻值，调节至电桥平衡；
（5）计算Rb的电阻值，Rb=Ra*Rc/(Ra+Rc)，即可得出Rb的电阻值。
在使用直流单臂电桥测量电阻值时，应确保电桥的平衡，以避免测量结果的偏差。
电桥的使用(单臂、双臂)
Rx
P2
I2
R2 D RS
IS
G1
E
G2
K
( 2 )基本公式：
RX R1 RS R2
Rx＝ K Rs
（ 1）
其中K＝ R1 /R2 称为比例臂。因此若已知K 和Rs ，则可得Rx 。
2、电桥的灵敏度：
实验中如何 保证电桥平衡条件
I g 0 成立的准确
程度，主要取决于检流计的 灵敏度及对检流计指针 指零的判断。对已平衡的电桥，调节Rs使其变动 RS ，若
2 LCu
铁棒
R Fe ()
L Fe (cm)
导体直径di 测量数据如下: n
1 dCu(mm) di(10-2mm)
( di dCui d )
2di(10-4(mm)2) dFe(mm)
2
3
4
5
6
d
2 d
Cu
d
（2）计算电阻率 ： 铜棒： Cu R
电桥的使用（单臂、双臂）
电桥电路是电磁测量中电路连接的一种基本方式。由于 它测量准确，方法巧妙，使用方便，所以得到广泛应用。电 桥电路不仅可以使用直流电源，而且可以使用交流电源，故 有直流电桥和交流电桥之分。 直流电桥主要用于电阻测量，它有单电桥和双电桥两种。 前者常称为惠斯登电桥，用于1～10 6 Ω范围的中值电阻测量； 后者常称为开尔文电桥，用于10 -3～1Ω范围的低值电阻测量。 电桥的种类繁多，但直流单电桥是最基本的一种，它是 学习其他电桥的基础。
检流计指针离开平衡位置 d 格，则定义电桥的灵敏度为：
S d (R R)
（2）
3、双臂电桥原理：
（1）双臂电桥原理图：
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趣闻轶事:
•惠斯通电桥不是惠斯发明的
在测量电阻及其它电学实验时，经常会
用到一种叫惠斯通电桥的电路，很多人认
为这种电桥是惠斯通发明的，其实，这是
一个误会，这种电桥是由英国发明家克里
斯蒂在1833年发明的，但是由于惠斯登第一
个用它来测量电阻，所以人们习惯上就把
这种电桥称作了惠斯登电桥.
6
3、、【电脑投影：一些不同类型的电桥】引导学员对电桥分类。
一、直流单臂电桥的分类【电脑板书】
1、模拟式
2、数字式
【学员活动：学员通过观察了解电桥的分类】
二、直流单臂电桥的结构
可以给学
员提供一些
网址，供学
员自己学习
时，以便了
解电桥的最
新发展情
况。
【教师活动】
【电脑投影：QJ23型直流单臂电桥的外观图片】请大家结合实物
观察电桥的组成。
【电脑板书】
1、比率臂：有7个档，即⨯0.001 ⨯0.01 ⨯0.1 ⨯1
⨯10 ⨯100 ⨯1000
2、比较臂：4个档位，每个转盘有9个完全相同的电阻组成，分
别构成可调电阻的个位、十位、百位和千位，总电阻
从0---9999欧变化，所以电桥的测量围为
1---9999000欧姆。
3、检流计G（调零）：根据指针偏转，调节电桥平衡
4、按钮：电源按钮B (可以锁定) 、检流计按扭G (点接)
5、接线端子R
X
：用于接被测电阻
“、外”接线柱：接――锁检流计指针外接――可以测量（6分）
学员熟悉电桥的面板结构和各部分组成的作用，可以更好的规使用电桥。
教学重点
空白点：
实际操作（25分）教学难点【教师活动：电脑投影：单臂电桥的原理图】给予一定的指导。
【学员探究活动：讨论电桥平衡时电路中存在的电压和电流平衡
方程式从而得出电桥的测量原理】
BC
AB
I
I=
DC
AD
I
I=
AD
AB
U
U=
DC
BC
U
U=
2
1R
R
R
R
X
•
=
电桥的测量原理：【电脑板书】
被测电阻=比率臂ｘ比较臂
【教师指导活动：正确使用仪器仪表，不但能提高工作效率，保
证施工质量，而且对减轻疲劳和安全生产都是非常
重要的。
】教师演示电桥的规使用步骤。
三、电桥的使用方法【电脑详细板书】
1、先将检流计的锁扣打开（外），调节调零器把指针
调到零位。
2、把被测电阻接在“x R”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
（10分）
电桥的原
理要求学员
在教师的指
导下，自主
探究电桥的
工作原理。
但推导过程
只作一般了
解。
（20分）
→授课
中强调电桥
使用的规
性，并注重
安全生产教
编定日期：2000年 2 月8 日教师签字：教研组长签字：
审定日期：2000年11 月 6 日教务主任签字：
附表一：交流电动机参数测量及评价评分表
学生：班级：课程名称：小组成员：带队教师：实训日期：
. . . .
附表二：交流电动机参数测量及记录分析表
备注：空载电流平衡度和直流电阻平衡度的计算公式：
)(31
W V u av R R R R ++= %100min max
⨯-av R R R )(3
1
000W V u av I I I I ++= %1000⨯-av av W
I I I。