惠斯通电桥法测电阻
§实验11惠斯通电桥测电阻
§实验11惠斯通电桥测电阻一、实验目的1．理解并掌握电桥电路测定电阻的原理和方法。
2．学会自搭电桥，并学习用互换（互易）法减小和修正系统误差。
3．学习使用箱式惠斯登电桥测中值电阻，了解它测低值电阻的误差。
二、实验仪器直流稳压电源（YB1731A ）1台，直流检流计（AC5-1）1台，直流电阻箱（ZX21）4个，滑线变阻器1个，带测电阻3个，导线若干。
三、实验原理 1.电桥法测量电阻基本原理：电桥法是一种用比较法进行测量的方法，它是在平衡条件下将待测电阻与标准电阻进行比较以确定其待测电阻的大小。
根据平衡条件和带测电阻阻值的不同，电桥的种类很多。
本实验采用惠斯登电桥（Wheatstone,Charles 1908-1975）（又称箱式单电桥）测量中值电阻（1Ω到100KΩ）2.惠斯登直流电桥原理电桥的组成: 电桥由桥臂（四个电阻R A 、R B 、R S 、R X ）和桥（平衡指示器检流计）以及工作电源（E ）、开关（K ）组成。
平衡条件: 取好R A ，R B ，调整R S ，当时CD 上的电流为0时，电桥平衡。
此时，x s ,I I I I B A ==，即S X B A R R R R = （2-11-1），为电桥平衡条件。
根据（2-11-1）式可求得待测电阻R X 。
(三) 测量量计算公式（1）互易法减小和修正自搭电桥的系统误差。
电桥平衡后，S BA X R R R R = ，然后交换R S 和R X 的位置再调整电桥平衡，SB A X R R R R '= 则 SS X R R R '⋅=（2-11-2） 。
由此式可知R X 仅与R S 有关，从而消除了桥臂R A 、R B 的影响。
（2）箱式惠斯登电桥的灵敏度。
定义：待测电阻的相对改变量（ΔRX/RX ）引起的桥路上检流计中指针的偏转格数Δd ，称为箱式惠斯登电桥的灵敏度。
X X R R dS ∆∆=（2-11-3）它和检流计灵敏度和电桥线路灵敏度有关。
用惠斯通电桥测电阻实验报告
用惠斯通电桥测电阻实验报告
实验名称：用惠斯通电桥测电阻实验报告
实验目的：通过使用惠斯通电桥测量未知电阻的阻值。
实验器材：
1. 惠斯通电桥装置
2. 未知电阻
3. 外部电源
实验原理：
惠斯通电桥是一种用来测量电阻值的精确仪器。
它由四个电阻构成的电路组成，包括一个未知电阻和三个已知电阻。
当桥平衡时，电桥上的电流为零，此时未知电阻和已知电阻之间存在一个平衡条件。
通过改变已知电阻的值，通过观察平衡条件的变化，可以计算出未知电阻的阻值。
实验步骤：
1. 将惠斯通电桥装置连接到外部电源上。
2. 将未知电阻接入电桥的两个对角线上。
3. 调节已知电阻的值，以使电桥平衡。
4. 观察平衡时已知电阻的数值，并记录下来。
5. 根据平衡条件的变化，计算出未知电阻的阻值。
实验结果及数据处理：
根据实验步骤中记录下来的已知电阻的值，结合平衡条件的变化，通过计算可以得出未知电阻的阻值。
实验讨论及结论：
通过使用惠斯通电桥测电阻实验，我们成功地测量了未知电阻的阻值。
该实验方法具有较高的精确度和重复性。
通过此实验，我们认识到惠斯通电桥可以用于准确测量电阻值，并且可以通过改变已知电阻的值来调节条件，从而测量不同范围的电阻值。
用惠斯通电桥测量电阻
实验5.6 用惠斯通电桥测量电阻1. 实验目的(1) 了解惠斯通电桥的结构，掌握惠斯通电桥的工作原理； (2) 掌握用滑线式惠斯通电桥测量电阻； (3) 掌握使用箱式直流单臂电桥测量电阻。
2. 实验仪器滑线式惠斯通电桥，QJ24型箱式直流单臂电桥，直流稳压电源，滑线变阻器(0～100Ω或0～200Ω)，ZX21型旋转式电阻箱，待测电阻三个，检流计。
3. 实验原理电阻是电路的基本元件之一，电阻的测量是基本的电学测量。
用伏安法测量电阻，虽然原理简单，但有系统误差。
在需要精确测量阻值时，必须用惠斯通电桥，惠斯通电桥适宜于测量中值电阻(1～106Ω)。
惠斯通电桥的原理如图5.6-l 所示。
标准电阻R 0、R 1、R 2和待测电阻R X 连成四边形，每一条边称为电桥的一个臂。
在对角A 和C 之间接电源E ，在对角B 和D 之间接检流计G 。
因此电桥由4个臂、电源和检流计三部分组成。
当开关K E 和K G 接通后，各条支路中均有电流通过，检流计支路起了沟通ABC 和ADC 两条支路的作用，好象一座“桥”一样，故称为“电桥”。
适当调节R 0、R 1和R 2的大小，可以使桥上没有电流通过，即通过检流计的电流I G = 0，这时，B 、D 两点的电势相等。
电桥的这种状态称为平衡状态。
这时A 、B 之间的电势差等于A 、D 之间的电势差，B 、C 之间的电势差等于D 、C 之间的电势差。
设ABC 支路和ADC 支路中的电流分别为I 1和I 2，由欧姆定律得 I 1 R X = I 2 R 1 I 1 R 0 = I 2 R 2两式相除，得102X R RR R = (1) (1)式称为电桥的平衡条件。
由(1)式得 102X R R R R =(2) 即待测电阻R X 等于R 1 / R 2与R 0的乘积。
通常将R 1 / R 2称为比率臂，将R 0称为比较臂。
4. 仪器简介教学用惠斯通电桥一般有两种型式：滑线式和箱式。
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 。
使用惠斯通电桥进行电阻测量的教程
使用惠斯通电桥进行电阻测量的教程电阻是电学基础中的重要参数，它在各个电路中起着至关重要的作用。
为了准确测量电阻值，并确保电路正常运行，我们可以采用惠斯通电桥进行电阻测量。
本文将介绍使用惠斯通电桥进行电阻测量的具体步骤和注意事项。
一、什么是惠斯通电桥惠斯通电桥是一种常用的电阻测量仪器，它由四个电阻、一个电源和一个测量指示器组成。
通过调整电桥四个电阻的比例关系，可以平衡电桥，使得测量指示器的示数为零。
在这种状态下，我们可以根据电桥四个电阻的知识以及欧姆定律来计算待测电阻的值。
二、电桥测量电阻的基本原理在了解使用惠斯通电桥进行电阻测量之前，我们需要知道一些基本原理。
电桥平衡的条件是桥臂四个电阻的关系满足：R1/R2 = R3/R4其中，R1和R2是已知电阻（一般称为标准电阻），R3是待测电阻，R4是另一个已知电阻。
当平衡条件满足时，电桥两侧电压相等，测量指示器示数为零。
当电桥平衡时，我们可以根据电桥电压平衡条件推导出待测电阻的计算公式：R3 = (R1/R2) * R4三、使用惠斯通电桥测量电阻的步骤1. 连接电路首先，将电桥的四个电阻连接好。
其中，R1和R2是已知电阻，R3是待测电阻，R4是另一个已知电阻。
将电源连接至电桥的电源端，将测量指示器连接至电桥的检测端。
2. 调节电桥将电源开关打开，调节变阻器或开关，使测量指示器示数为零。
在调节过程中，要求稳定且缓慢，避免过快过慢导致误差。
3. 记录测量结果记录调节后电桥中各个电阻的阻值，包括已知电阻R1、R2和R4的阻值。
4. 计算待测电阻根据电桥电压平衡条件和计算公式，计算待测电阻R3的阻值。
将已知电阻的阻值代入公式，计算出待测电阻的准确值。
四、使用惠斯通电桥测量电阻的注意事项1. 保持稳定在调节电桥平衡时，需要保持手稳定，避免干扰造成测量误差。
2. 注意测量范围根据电桥的参数和测量要求，选择合适的电阻范围进行测量。
避免测量范围超出电桥的可靠范围，导致测量不准确。
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。
实验2 惠斯通电桥测电阻
实验2 惠斯通电桥测电阻用伏安法测量电阻时，不可避免地存在系统误差。
为了提高测量的精确度，可以采用将待测电阻与标准电阻相比较的方法得出待测电阻。
一、基本教学要求1．掌握直流单臂电桥测电阻的原理，并通过它初步了解一般桥式电路的特点；2．学会正确使用箱式电桥测电阻；3. 了解提高电桥灵敏度的方法。
二、实验原理检流计G 示零值，即桥臂电流0g I =, 电桥达到平衡，这时有：BC DC U U =；1x I I =；2s I I =于是 1122I R I R =；12x s I R I R =，由此得:12x s R R R R = 其中R x 为待测臂，R s 为比较臂，1R 、2R 为比例臂。
可用换臂测量来消除比例臂造成的误差。
测量精密度取决于电桥的灵敏度。
如某待测电阻有1%的改变时，检流计指针相应偏离平衡点1n ∆=格，则相对灵敏度S ＝100格，x x R n R S∆∆= 测量电阻的精密度取决于电桥的灵敏度。
电桥的灵敏度与下面诸因素有关：1. 与检流计的电流灵敏度i S 成正比。
2. 与电源的电动势E 成正比。
3. 与电源的内阻E r 和限流电阻E R 有关。
4. 与四个桥臂电阻的搭配有关。
5. 与检流计的内阻有关。
参考文献:1、提高单臂电桥灵敏度的理论与实验分析，姜立军，唐山师范学院学报，2005,27（2）：44-46.2、惠斯通电桥的理论研究，杨万明，大学物理，1994,13（5）：7-12.3、单臂电桥电阻搭配对测量灵敏度的影响，陶秀梅，辽宁师专学报，2006,8（2）。
4、单臂电桥灵敏度最大值条件的研究，张慧兰，南方冶金学院学报，2001,22（1）：51-54.三、实验内容1.用单臂电桥选取合适的比例臂测量给定的电阻，并消除比例臂造成的测量误差。
2．测量电桥的灵敏度，并讨论灵敏度与各影响因素的具体关系。
四、测量数据及数据处理1. 用自组电桥测量电阻。
取电源电压小于10V，选择合适的比例臂测量给定的电阻。
实验25-用惠斯通电桥测电阻
则在电桥平衡时有：
I a Ra =I b Rb
I 0 R0 =I x Rx
I a =I x
由上式整理可得：
I b =I 0
Ra Rx R0 Rb
Ra k Rb
Rx kR0
大学物理实验
Rx 的测量结果与电桥中桥臂电阻 Ra、Rb 和 R 0
的准确度有直接联系，如果桥臂电阻本身不准，必将 给测量结果带来一定的系统误差。 保持 Ra、Rb R0 的电阻值不变，调节 R N
E
大学物理实验
【实验内容及步骤】 1.用滑线式电桥测电阻，按图2接好线路。 2.电桥调平衡：先粗调，再细调。 【注意事项】 1.电桥通电时间不能过长，不测量时应关掉电源。 2.各接线旋钮必须拧紧，否则接触电阻过大，影响测量的准 确度，甚至无法达到平衡。 3.每次开始重复测量时，都必须将保护电阻RP放到阻值最大 处，以保护检流计。 4.在测定待测电阻前，应先粗略估计待测电阻的阻值，选择 标准电阻R0接近待测电阻的阻值，以保证平衡点在电阻丝的中 部，有利于减小测量误差。 5.用替代法测Rx，即电桥平衡后若以电阻箱某值RN 替下Rx时 桥仍平衡，则Rx=RN。注意替代时需断开电源。
大学物理实验
【实验目的】 1.掌握惠斯通电桥基本原理，了解桥式电路的特点。 2.掌握电桥的使用方法。 3.了解电桥灵敏度概念。
【实验器材】
板式惠斯通电桥，直流稳压电源，检流计，滑线 变阻器，待测电阻，电阻箱，双刀双掷开关，导 线。
大学物理实验
【实验原理】 1.电阻的测量 直流单臂电桥的原理电路如图1所示。 它是由四个电阻 Ra、Rb、R0、Rx
连成一个四边形回路，这四个电阻称为 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， 此支路一般称作“桥”。
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费宏明
实验目的
1.了解惠斯通电桥的构造和测量原理； 2.掌握用惠斯通电桥测电阻的方法； 3.了解电桥灵敏度的概念及其对电桥测 量准确度的影响。
实验仪器
滑线式电桥板 电阻箱 滑线变阻器 AC5/4型直流指针式检流计 钾电池 开关 导线若干根 QJ23型直流电桥 待测电阻
实验原理
8
9
7
9
+
1 0.1
B
10
0.01
0.001
65 4
7
3
87 6
9
5
100
- 1000
8
2
0
4
901
123
6
1000
100
G
98 7
09 8
0
6
1
7
5
1
5
2
6
4
234
345
3
10
1
B
G
2
X1
X2
1
图 3 QJ-23 型惠斯登电桥面板图
1-待测电阻接线柱；2-检流
计按钮开关G；3-电源按钮
QJ23型直流电桥
Rx
R1 R2
R0
L1 L2
R0
L1 L L1
R0
为了消除电阻丝不均匀带来的误差，可用交换R0与 Rx 的位置 重新测量 的方法来解决。则有
Rx
R2 R1
R0
L2 L1
R0
L L1 L1
R0
所以 Rx R0R0
从上式可知，RX 与比例臂R1 、R2（或L1、L2）无关，它 仅决定于比较臂R0的准确度。可以证明当 K R1 R2 1 时，电桥
表（1）不同倍率档的测量范围与相对不确定度
倍率K
范围（ ）
0.001 〈9.999
0.01 〈99.99
0.1 〈999.9
1 〈9999
10
100
〈99.99K 〈999.9K
2%
0.5%
相对不确定度
0.2%
0.5%
1000 9.999M
2%
根据待测电阻的估计值，确定倍率，使阻值与倍率的乘积接 近的估计值。
按下“B”、“G”按键，观察检流计指针偏转程度，并逐个 调节比较臂的千、百、十、个位读数旋钮，直到检流计准确指 零为止。
记录（比较臂四个转盘电阻之和）与倍率的值，求出待测电 阻值，并由表（1）给出测量不确定度。
换另一个待测电阻，仿照上述步骤再次测量。
数据记录
待测电阻
倍率
相对不确定度
不确定度计算
的灵敏度最高，由于灵敏度限制而引起的误差最小的值，使电桥尽量接近平衡，
然后微调D点的位置即可使电桥达到平衡。
电桥灵敏度的测量
指针电偏桥转调的平格衡数后，n 将,计R算0改电变桥一的微灵小敏量度ΔSR。0，记下检流计
数据记录
待测电阻
L1
2、 用箱式电桥测电阻
电桥由桥臂、检流计和电源三部分组成。
3、电桥的灵敏度
S n R / R
电桥灵敏度S的单位是“格”，S 越大， 在R的基础上改变后引起的检流计偏转格数就越大， 电桥越灵敏，测量误差就越小。如S=100格，表示 当R改变1%时检流计有1格的偏转。
实验内容
1、 用滑线式电桥测量电阻
电阻的测量
截面积和电阻率都均匀的电阻丝
1、 惠 斯 通 电 桥 原 理 图
2、电桥平衡 IG=0
则
UAC=UAD
UCB=UDB
由欧姆定律得： I x Rx I1R1 I0 R0 I 2 R2
检流计中无电流流过，故 I1 I2 I X I0
整理得： RX R1 R0 R2
或
RX
R1 R2
R0
通常称 R1 R2 为比例臂，而 R0 称为比较臂，所以
ur
uRx Rx
R0 R0
2
n S
2
R0 % bM
R0
R0
电阻箱的准确度等级
b 每个旋钮允许的最大接触电阻
M 实际使用的旋钮数