应变片单臂电桥原理电路

电桥法测电阻18175

实验名称 惠斯登电桥测电阻 （所属实验室：大学物理实验中心217分室） 一、实验基本介绍 电桥是一种比较式仪器，是很重要的电磁学基本测量仪器之一。电桥按其结构特点可分为交流电桥和直流电桥，也可分为单臂电桥和双臂电桥；按工作状态可分为平衡电桥和非平衡电桥。惠斯登电桥称为单臂电桥，是最常用的直流电桥，主要用于低电阻的测量。 二、实验仪器介绍 实验仪器：QJ23型直流电阻电桥，万用电表，电阻若干只。 图 1 QJ23型直流电阻电桥、指针万用表、待测电阻 【QJ23型箱式惠斯登电桥】 如图1所示。箱式直流电桥具有便于携带、准确度高和使用方便等特点。其电路原理图如图2所示。R 1、R 2为比例臂，R s 为比较臂，改变b 点的位置就可以改变R 1/R 2（即比例系数K ）的比值。例如将倍率开关 b 置于“102”时，便有 120.9998.90281.009409.09409.0981.009 1008.9020.999 R R +++++==+ 实验中R x 的误差主要取决于R s ，而不是R 1/R 2的比值。从图2可知，比较臂R s 由四只可变的标准电阻相互串联，其总阻值可达9999Ω。所以该电桥可测量1~9999000Ω范围内的电阻，基本量程为100~99990Ω。 调零旋钮 倍率选择 灵敏度旋钮

图3为QJ23型箱式电桥面板示意图。面板中下部有四个标有“1000 ?”、“100 ?”、“10 ?”和“1 ?”的旋钮，是用来调节比较臂R s的，调节范围为0~9999Ω。使用与读取方法同电阻箱。 面板右下角的“R x ”接线柱是用来联接被测电阻的； 左侧上方的“+E-”用于联接外部电源；“内、G、外”为 检流计选择端钮，当“G”和“内”用短路片联接时，则 在“G”和“外”之间需外接检流计；在“G”和“外” 短路时，则箱式电桥内附的检流计接入了电路。面板右 上角为倍率“K”选择开关。 面板左下角的“B”“G”按钮，从图2可以看出， 前者用于接通电源，后者用于接通检流计支路。在使用 时，“B”、“G”两个电健要同时使用，但需先按下“B”， 再按下“G”；断开时则先松开“G”，再松开“B”， 以保护检流计。 所以使用箱式电桥时，先将倍率K（R 1/R 2 ）确定， 然后调节R S 使电桥平衡，由公式（3）便可计算出测量结果。 三、实验内容预习 实验目的 1. 理解直流电桥的构成和工作原理； 2. 掌握万用电表的使用和电桥的调节方法； 3. 用直流电桥测定电阻的阻值。 实验原理 惠斯登电桥测量电阻的原理 惠斯登电桥的原理如图4所示。图中R 1、R 2 、R s 是已 知其阻值的标准电阻，它们与待测电阻R x 构成一个四边形， 每一边都称为电桥的臂。R 1、R 2 称为比例臂，R s 称为比较臂， R x 称为待测臂。在A、B两端接直流电源E；在C、D两点间接检流计G，结构像桥一样，故称为电桥。当C、D两点间图3图2

直流单臂电桥

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

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 b R X I X =R 0I 0且 I a =I X , I b =I 0 则上式整理可得： 0b a R R R R X 图9.1 为了计算方便，通常把R a /R b 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。 五．实验内容 B

电桥法原理

实验十八 电桥法测电阻 电桥是一种用电位比较法进行测量的仪器，被广泛用来精确测量许多电学量和非电量。在自动控制测量中也是常用的仪器之一。电桥按其用途可分为平衡电桥和非平衡电桥；按其使用的电源又可分为直流电桥和交流电桥;按其结构可分为单臂电桥和双臂电桥。本实验介绍的是直流电桥测量电阻。电阻按阻值的大小大致可分为三类：待测电阻值在１Ｍ?以上的为高阻；在1?至1M ?之间时称为中值电阻，可用单臂（惠斯登）电桥测；阻值在1?以下的为低值电阻，则必须使用双臂电桥（又称开尔文电桥）来进行测量。 一 实 验 目 的 （1）掌握直流电桥测电阻的原理和方法。 （2）学习并掌握双臂电桥测低值电阻的方法。 二 实 验 原 理 用伏安法测电阻时，由于电表精度的制约和电表内阻的影响，测量结果准确度较低。于是人们设计了电桥，它是通过平衡比较的测量方法，而表征电桥是否平衡，用的是检流计示零法。只要检流计的灵敏度足够高，其示零误差即可忽略。 用电桥测电阻的误差主要来自于比较，而比较是在待测电阻和标准电阻间进行的，标准电阻越准确，电桥法测电阻的精度就越高。 1．单臂（惠斯登）电桥的工作原理 单臂电桥线路如图1所示，被测电阻R X (即图中 R 3)与三个已知电阻R 1、R 2、R N 、连成电桥的四个臂。四边形的一个对角线接有检流计，称为“桥”，另一个对角线上接电源E ，称为电桥的电源对角线。电源接通，电桥线路中各支路均有电流通过。 A C 当 B 、D 两点之间的电位相等时，“桥”路中的电流，检流计指针指零，这时电桥处于平衡状态。此时 V 0=g I D B V =于是 2 R R N 1R R X = 根据电桥的平衡条件，若已知其中三个臂的电阻，就可以计算出另一个桥臂的电阻，因此，电桥测电阻的计算式为： N X R R R R 2 1= （1） 电阻2 1R R 为电桥的比率臂，称为倍率k ，为 比较臂。以QJ-23型箱式电桥为例，它构造精细，测量范围大(1～),精确度高(在 10～范围内精确度为)，QJ-23型惠斯登电桥面板外形如图2：1-待测电阻接线柱； 2-检流计按钮开关G ； 3-电源按钮开关B ； 4-检流计； 5-检流计调零旋钮；6-左侧3个接线柱是检流计连接端，当连接片接通“外接”时，内附检流计被接入桥路，当连接片连通“内接”时，检流计被短路； 7-外接电源接线柱，箱内为3节2号干电池，约4.5V ，使用时应注意外接电源接线柱是否应短路； 8-比率臂，即上述电桥电路中N R 610ΩΩ5 10%2.0±X R 21R R N R 的比值，直接刻在转盘上； 9-比较臂，即上述电桥电路中电阻箱(本处 为四个转盘)。 2．双臂电桥测低值电阻的原理 用图1所示的单臂电桥测电阻时,其中比例臂电阻R 1、R 3可用较高的电阻, 因此, 与R 1、R 3 相连的导线 7 图2 QJ-23型电桥面板图

惠斯通电桥原理

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 ~106 Q ）O 对于太小 的电阻 （10"6 ~101 Q 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（107Q 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 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 o 、R i 、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I g -0，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I g =0，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： I g =0 U AC =U AD 于是空二邑即R x R 2二R 0R 1 R 0 R 2 此式说明，电桥平衡时，电桥相对臂电阻的乘积相等。这就是电桥的平衡条件。 根据电桥的平衡条件，若已知其中三个臂的电阻，就可以计算出另一个桥臂电阻， 因此，电桥测电阻的计算式为 R x 二邑凤二 KR 。 （1） R 2 电阻R 1、R 2为电桥的比率臂，R x 为待测臂，R 为比较臂，R 。作为比较的标准，实 A 表，电桥的灵敏度要受检流计的限制。 [1 U CB = U DB 1 Rx = 1 R0 I R1 = I R2 1 Rx R x = 1 R1 R 1 1 R0R 0 = 1 R2 R 2

直流单臂电桥的使用

直流单臂电桥的使用

5 组织教学 引导学员思考：电阻的测量方法和所使用的仪表 1、 学员活动：用万用表测一些给定的电阻值 2、 学员讨论：请你总结一下测量电阻的方法? 它们各是一种什么测量法？ 引言：我们知道电阻的测量，在电气测量中占有重要的地位。 测量方 法可以采用仪表直接测量， 也可以利用欧姆定律间接测量， 但为了得到较高 的测量精度，应用更多的是采用比较测量法，即 用电桥去测量。 单臂电桥主要用来测量各种电机、 变压器及各种电器设备的 直流电 阻。以进行设备出厂试验及故障分析。 直流单臂电桥又称惠斯登电桥， 是测量1欧姆以上中电阻的 一种比 较精密的测量仪器。现以 QJ23型直流单臂电桥为例，介绍 它的结构组成和它的使用。 课前活动 （3 导入新课 2 分） 通过学员 的活动和讨 论，激发学 员对新知识 的渴望，从 而自然地切 入新课教学 教学设计 学员首先 明确电桥的 测量范围和 电桥测量的 意义。 揭示课题 QJ23型直流单臂电桥的使用 新授内容 （45 分） 【教师活动】 1、介绍本节课的知识结构 使学员明 确本次课的 教 学目的和 直流单臂电桥 1、电桥的分类和型号 2 、电桥的结构 j 3、电桥的使用方法 .4、电桥的实 际应用、 要求。 2、介绍惠斯登本人简历及他与电桥有关的趣闻轶事 惠斯登：英国物理理学 家，1802年出生于英格兰 的格洛斯特，青少年时代 受到严格的正规训练，兴 趣广泛，动手能力很强， 1834年被伦敦英王学院骋 为实验物理学教授， 1836 年当选为英国伦敦皇家学 会会员， 1837年当选为法 国科学院外国院士。 1868 年由英王封为爵士，。 增加学员 学习的兴趣 和热情，丰 富课堂教学 的效果。 （4 分）

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。 ）从而可以测量R3/R4×（R1=R2数值，当电桥平衡时有：R4、R3、R2通过电桥调节．

交流电桥的原理和应用

交流电桥的原理和应用 交流电桥是一种比较式仪器，在电测技术中占有重要地位。它主要用于测量交流等效电阻及其时间常数；电容及其介质损耗；自感及其线圈品质因数和互感等电参数的精密测量，也可用于非电量变换为相应电量参数的精密测量。 常用的交流电桥分为阻抗比电桥和变压器电桥两大类。习惯上一般称阻抗比电桥为交流电桥。本实验中交流电桥指的是阻抗比电桥。交流电桥的线路虽然和直流单电桥线路具有同样的结构形式，但因为它的四个臂是阻抗，所以它的平衡条件、线路的组成以及实现平衡的调整过程都比直流电桥复杂。 【交流电桥的原理】 图1是交流电桥的原理线路。它与直流单电桥原理相似。在交流电桥中，四个桥臂一般是由交流电路元件如电阻、电感、电容组成；电桥的电源通常是正弦交流电源；交流平衡指示仪的种类很多，适用于不同频率范围。频率为200Hz 以下时可采用谐振式检流计；音频范围内可采用耳机作为平衡指示器；音频或更高的频率时也可采用电子指零仪器；也有用电子示波器或交流毫伏表作为平衡指示器的。本实验采用高灵敏度的电子放大式指零仪，有足够的灵敏度。指示器指零时，电桥达到平衡。 图1 交流电桥原理 一、交流电桥的平衡条件 我们在正弦稳态的条件下讨论交流电桥的基本原理。在交流电桥中，四个桥臂由阻抗元件组成，在电桥的一个对角线cd 上接入交流指零仪，另一对角线ab 上接入交流电源。 当调节电桥参数，使交流指零仪中无电流通过时（即I 0=0），cd 两点的电位相等，电桥达到平衡，这时有 U ac =U ad U cb =U db 即 I 1Z 1=I 4Z 4 I 2Z 2=I 3Z 3 两式相除有 3 34 4221Z I Z I Z I Z I 1 当电桥平衡时，I 0=0，由此可得 I 1=I 2，I 3=I 4 所以 Z 1Z 3=Z 2Z 4 （1） 上式就是交流电桥的平衡条件，它说明：当交流电桥达到平衡时，相对桥臂的阻抗的乘

单臂电桥的工作原理(详细)

单臂电桥的工作原理 （1） 单臂电桥的结构及原理 直流单臂电桥又称惠斯登电桥，其原理电路如图1（a ）所示。图中被测电阻R x 和R 2、R 3、R 4三个已知电阻连接成四边形。四个 电阻的连接点a 、b 、c 、d 称为电桥的顶点；由这四个电阻组成的支路ac 、cb 、ad 、bd 称为桥臂。在电桥的两个顶点a 、b 之间（一般称为电桥输入端）接一个直流电源，而在电桥的另外两个顶点c 、d 之间（一般称为电桥输出端）接一个指零仪（检流计）。 当电桥电源接通之后，调节桥臂电阻R 2、R 3和R 4，使c 、d 两个顶点的电位相等，即指零仪两端没有电位差，其电流I g =0，这种状态称为电桥平衡。当电桥平衡时，有 Rx=R 2*R 4 / R 3 上式中，R 2 /R 3称为电桥的比率臂，电阻R 4称为比较臂。当电桥 平衡时，可以由R 2、R 3和R 4的电阻值求得被测电阻R x 。为读数方 便，制造时，使R 2 /R 3的值为十进制倍数的比率，如0.1、1.0、 10、100。等。这样，R x 便为已知量R 4的十进制倍数，便于读取被 测量。 用电桥测电阻实际上是将被测电阻与已知标准电阻进行比较来确定被测电阻值，只要比率臂电阻和比较臂电阻R 2、R 3和R 4足够精确，R x 的测量准确度也就比较高。直流单臂电桥的准确度分 为0. 01、0.02、0.05、0.1、0.2、0.5、1.0、2.0共8个等级。 由于上式是根据I g =0得出的结论，所以指零仪必须采用高灵 敏度的检 流计，以确保电桥的平衡条件，从而保证电桥的测量精度。 （2） QJ23型单臂电桥

电桥的种类很多，图1是常见的便携式QJ23型单臂电桥 的原理电路和面板图，其准确度为0.2级。比率臂R 2 /R 3 由8 个电阻组成，共有7个挡位，分别为“10-3”、“10-2”、“l0-l”、“1”、“10”、“102”和“103”,示于面板左上方的读数盘上，由转换开关换接。比较臂R 4 由4个可调电阻箱串联组成，这4个电阻箱分别由9个1Ω、9个10Ω、9个100Ω、9个1000Ω的电阻组成，它们示于面板右上方的读数盘上，比较臂R4的值由面板上这4个读数盘所示的电阻值相加而得。调节面板上的读数盘，可得到0～9999Ω范围内任意的电阻值。 （a）原理电路图（b）面板图 图1 便携式QJ23型单臂电桥 l一倍率旋钮；2一比较臂读数盘；3～检流计电桥可用内附检流计，也可用外接检流计。在面板左下方有三个接线柱，使用内接检流计时，用接线柱上的金属片将下面两个接线柱短接。检流计上装有锁扣，可将可动部分锁住，以免搬动时损坏悬丝。需要外接检流计时，用金属片将上面两个接线柱短接（即将内附检流计短接），并将外接检流计接在下面两个接线

电桥法测电阻

实验十 电桥法测电阻 电桥是一种精密的电学测量仪器，可用来测量电阻、电容、电感等电学量，并能通过这些量的测量测出某些非电学量，如温度、真空度和压力等，被广泛应用在工业生产的自动控制方面。 【实验目的】 ⒈ 掌握用惠斯登电桥测电阻的原理和特点。 ⒉ 学会QJ19型两用直流电桥的使用。 ⒊ 了解双臂电桥测低电阻的原理和特点。 【实验原理】 直流电桥主要分单臂电桥和双臂电桥。单臂电桥又称惠斯登电桥，一般用来测量102 ～ 106Ω的电阻。双臂电桥又称开尔文电桥，可用来测量10-5～10-2 Ω范围的电阻。实验所用的 QJ19型电桥是单、双臂两用直流电桥。 ⒈ 惠斯登单臂电桥的工作原理 惠斯登电桥的原理电路如图3-10-1所示，四个电阻1R 、2R 、3R 、和x R 称为电桥的四个臂，组成一个四边形ABCD ，对角D 和B 之间接检流计G 构成“桥”，用以比较“桥”两端的电位，当D 和B 两点的电位相等时，检流计G 指零，电桥达到了平衡状态。此时有 2211R I R I =，33R I R I x x = 由于x I I =1，23I I =因此可得 32 1 R R R R X = （3-10-1） （3-10-1）式为惠斯登电桥的平衡条件，根据1R 、2R 和3R 的大小，可以计算出待测电阻x R 的阻值，一般称1R 、2R 为比率臂，3R 为比较臂。 图 3-10-1 惠斯登电桥的原理电路图

⒉ 开尔文双臂电桥的工作原理 在惠斯登电桥电路中，存在着接触电阻和接线电阻，这对低电阻的测量将带来很大的误差。特别是当待测电阻的阻值与接触电阻同数量级时，测量便无法进行。在此情形下，为了获得准确的测量结果，必须采用开尔文双臂电桥进行测量。开尔文双臂电桥的电路结构如图3-10-2所示，x R 为待测电阻，S R 为低值标准电阻，1R 、2R 、内R 和外R 均为阻值较大的电阻，Y 表示联接x R 和 S R 的接线电阻（其中包括这一接线与x R 和S R 的接触电阻）它与x R ，S R 同数量级，是引 起测量误差的重要因素，必须设法消除它的影响。对图中以7、2、4为顶点的△形电路变换成Y 型电路后，就可把双臂电桥变成一个惠斯登电桥，根据惠斯登电桥的平衡条件，不难得到开尔文电桥的平衡方程。 )(2 1221R R R R r R R r R R R R R S X 内外内外-++?+= (3-10-2) 不难看出，如果在电桥结构上能够做到内R =外R 和1R =2R (3-10-2)式右边的第二项为零，此时平衡方程就变成如下形式： S R R R R 1 2外= （3-10-3） 实际上不可能完全做到内R =外R ，1R =2R ，但只要把r 值做得很小，(3-10-2)式右边的第二项便为二阶无限小量，此时就可以认为(3-10-3)式成立。 ⒊ 电桥的灵敏度 (3-10-1)式和(3-10-3)式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微安的检流计做为指零仪，当通过检流计的电流小于10-7 安培时，指针 图3-10-2双臂电桥的电路结构图

电桥法测电阻

电桥法测电阻

————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期： 2

3 实验十二 用电桥法测电阻 ［实验目的］ 1.研究直流惠斯登电桥的平衡条件。 2.学会用直流电桥的平衡法测电阻。 3.掌握用换位测量法减小系统误差的方法。 4.掌握板式和箱式惠斯登电桥的使用方法。 5.了解箱式双臂电桥（开尔文电桥）测低电阻的方法。 ［实验原理］ 1.惠斯登电桥测电阻 惠斯登电桥是一种精密测量电阻的常用仪器。以往我们所知道的用伏-安法测电阻、用万用表(欧姆表)测电阻都只是一种粗略测量电阻阻值的方法，其相对误差一般都在百分之几以上。原因是在上述这些测量中电表本身的非理想化，(所谓电表的理想化是指：电压表内阻应无穷大，电流表内阻应等于0。)就会给测量带来附加的误差。为了减小这种由于电表非理想化所带来的测量误差，惠斯登就专门设计了一种用于测量电阻的电路──惠斯登电桥。在这个电路中，只要想办法使电流表(检流计)两端电势相等，则通过电表的电流就可以为零。这种情况就称为“电桥平衡”。根据电桥平衡所需满足的关系，我们就可精确地测量电阻了。 (1)惠斯登电桥的测量原理如下 当1R 、2R 、3R 、4R 电阻和检流计等连成如图4-12-1所示电路后，若A 点比B 点具有较高电势时，就会有电流从A 点向B 点方向流动。而从A 点向B 点方向的电流在1R 、3R 两电阻上分为两支，然后通过2R 和4R 又使电流汇于一点。这时假定C 、D 两点电势恰好相等、通过检流计G 的电流恰好为零，设通过ACB 路的电流为1I ，通过ADB 路的电流为2I ，则应有关系： ?? ?==4 2213 211R I R I R I R I (4-12-1) 将式(4-12-1)上下相除，得： 4 3 21R R R R = (4-12-2) 式(4-12-2)表示电桥平衡时，图4-12-1中上边左、右两电阻的阻值与下边左、右两电阻的阻值对应成比例。这就是电桥平衡(即C 、D 间电势相等、CD 间电流为零)的充分必要条件。 根据式(4-12-2)的关系，若已知电桥4个电阻其中的任意3个电阻的阻值，则第4个

惠斯通电桥原理

惠斯通电桥原理 This model paper was revised by the Standardization Office on December 10, 2020

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R0、R1、R2、R x Array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。

单臂电桥的工作原理(详细)

单臂电桥的工作原理 （1）单臂电桥的结构及原理 直流单臂电桥又称惠斯登电桥，其原理电路如图1（a）所示。图中被测电阻R x和R2、R3、R4三个已知电阻连接成四边形。四个电阻的连接点a、b、c、d称为电桥的顶点；由这四个电阻组成的支路ac、cb、ad、bd称为桥臂。在电桥的两个顶点a、b之间（一般称为电桥输入端）接一个直流电源，而在电桥的另外两个顶点c、d之间（一般称为电桥输出端）接一个指零仪（检流计）。 当电桥电源接通之后，调节桥臂电阻R2、R3和R4，使c、d 两个顶点的电位相等，即指零仪两端没有电位差，其电流I g =0，这种状态称为电桥平衡。当电桥平衡时，有 Rx=R2*R4 / R3 上式中，R2 /R3称为电桥的比率臂，电阻R4称为比较臂。当电桥平衡时，可以由R2、R3和R4的电阻值求得被测电阻R x。为读数方便，制造时，使R2 /R3的值为十进制倍数的比率，如0.1、1.0、10、100。等。这样，R x便为已知量R4的十进制倍数，便于读取被测量。 用电桥测电阻实际上是将被测电阻与已知标准电阻进行比较

来确定被测电阻值，只要比率臂电阻和比较臂电阻R2、R3和R4足够精确，R x的测量准确度也就比较高。直流单臂电桥的准确度分为0. 01、0.02、0.05、0.1、0.2、0.5、1.0、2.0共8个等级。 由于上式是根据I g=0得出的结论，所以指零仪必须采用高灵敏度的检 流计，以确保电桥的平衡条件，从而保证电桥的测量精度。 （2）QJ23型单臂电桥 电桥的种类很多，图1是常见的便携式QJ23型单臂电桥的原理电路和面板图，其准确度为0.2级。比率臂R2 /R3由8个电阻组成，共有7个挡位，分别为“10-3”、“10-2”、“l0-l”、“1”、“10”、“102”和“103”,示于面板左上方的读数盘上，由转换开关换接。比较臂R4由4个可调电阻箱串联组成，这4个电阻箱分别由9个1Ω、9个10Ω、9个100Ω、9个1000Ω的电阻组成，它们示于面板右上方的读数盘上，比较臂R4的值由面板上这4个读数盘所示的电阻值相加而得。调节面板上的读数盘，可得到0～9999Ω围任意的电阻值。

高考物理电学十大方法精讲 方法09电桥法

方法09电桥法 如图：R 1、R 2、R 3、R 4是电桥的四个臂，电桥的一组对角顶点a 、b 之间接电阻R ，对角c 、d 之间接电源，如果所接电源为直流电源，则这种电桥称为直流电桥。 电桥电路的主要特点就是：当四个桥臂电阻的阻值满足一定关系时，会使接在对角线a 、b 间的电阻R 中没有电流通过。这种情况称平衡状态。 要达到平衡条件：必须满足a 、b 两点电势相同。 U da =I a R 1 U ac =I a R 2 U db =I b R 3 U bc =I b R 4 U da =U db U ac =U bc R 1I a =R 3I b R 2I a =R 4I b 13 24 R R R R =或R 1R 4=R 2R 3直流电桥的平衡条件是：对臂电阻的乘积相等. 【调研1】 如图所示是一种测量电阻的实验装置电路图，其中R 1、R 2是未知的定值定值，R 3是保护电阻，R 是电阻箱，R x 是待测电阻，V 是一只零刻度在中央、指针可以左右偏转的双向电压表.闭合开关S 1、S 2，调节R ，使电压表V 的指针指在零刻度处，这时R 的读数为90Ω；将R 1、R 2互换后，再次闭合S 1、S 2，调节R ，使电压表V 的指针指在零刻度处，这时R 的读数为160Ω，那么被测电阻R x 的数值及R 1与R 2的比值分别为 （ ） A. 120Ω 3:4 B. 125Ω 4:3 C. 160Ω 16:9 D. 250Ω 9:16 解析： 此题中的电路图是电桥电路图，其中R 、R x 、R 1、R 2称为电桥的四个臂，调节电阻箱R 适当时，使电压表的读数为零，此时称电桥平衡；这时要满足的条件为12 x R R R R =，由该条件即可求出 R x 及R 1、R 2的比值；当R =90Ω时，即12 90x R R R =，R 1、R 2互换后，R =160Ω，即12 160 x R R R =，所以90160 x x R R =得R x =120Ω.进一步求出12 34 R R =.A 对. 【调研2】如图甲所示电路称为惠斯通电桥，当通过灵敏电流计G 的电流I g =0时，电桥平衡，可 R 1 R 2 R 4 R 3 R d c a b E r I a I a I b I b R 1 R 2 R x R V S 2 R 3 S 1

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（1 Q?1MQ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1Q,九个10Q,九个100Q,九个1000Q。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1Q）。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 （X1000））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。d、根据比率臂和比较臂，按下式计算被测电阻Rx的值：Rx=比率臂比率x比较臂电阻使用直流单臂电桥注意事项a、测量前先将检流计指针调零。b、注意测量范围。直流单臂 电桥以测量10- 1MQ电阻为宜。用粗短导线将被测电阻牢固地接至标有“Rx”勺两个接线端钮之间，尤其是测量小电阻时（如小于0.1 Q 时），弓I线电阻和接触电阻皆不可忽略，避免带来很大测量误差。 c、根据被测电阻的大小，选择适当的桥臂比率。在选择比率臂倍率时，应使比较臂的 4 挡电阻都能用上。这样容易把电桥调到平衡，保证测量结果的有效数字，提高其测量精度。比率臂比率选择如下表3所示。 d、电流线路接通后，按钮不可长时间按下，以免标准电阻

直流双臂电桥工作原理

直流双臂电桥的工作原理 直流双臂电桥又叫凯尔文电桥，其工作原理电路如图1所示，图中Rx是被测电阻，Rn是比较用的可调电阻。Rx和Rn各有两对端钮，C1和C2、Cn1和On2是它们的电流端钮，P1和P2、Pn1和Pn2是它们的电位端钮。接线时必须使被测电阻Rx只在电位端钮P1和P2之间，而电流端钮在电位端钮的外侧，否则就不能排除和减少接线电阻与接触电阻对测量结果的影响。比较用可调电阻的电流端钮Cn2与被测电阻的电流端钮C2用电阻为r的粗导线连接起来。R1、R1'、R2和R2'是桥臂电阻，其阻值均在lOΩ以上。在结构上把R1和R'1以及R2和R2'做成同轴调节电阻，以便改变R1或R2'的同时，R1'和R2'也会随之变化，并能始终保持 测量时接上RX调节各桥臂电阻使电桥平衡。此时，因为Ig＝0，可得到被测电阻Rx为 图1 直流双臂电桥工作原理电路

可见，被测电阻Rx仅决定于桥臂电阻Rz和R1的比值及比较用可调电阻Rn 而与粗导线电阻r无关。比值R2/R1称为直流双臂电桥的倍率。所以电桥平衡时 被测电阻值=倍率读数×比较用可调电阻读数 因此，为了保证测量的准确性，连接Rx和Rn电流端钮的导线应尽量选用导电性能良好且短而粗的导线。 只要能保证，R1、R1'、R2和R2'均大于1OΩ，r又很小，且 接线正确，直流双臂电桥就可较好地消除或减小接线电阻与接触电阻的影响。因此，用直流双臂电桥测量小电阻时，能得到较准确的测量结果。 实验简介 电阻按照阻值大小可分为高电阻(100KΩ以上)、中电阻(1Ω ～100KΩ)和低电阻(1Ω 以下)三种。一般说导线本身以及和接点处引起的电路中附加电阻约为>0.1Ω，这样在测低电阻时就不能把它忽略掉。对惠斯通电桥加以改进而成的双臂电桥(又称开尔文电桥)消除了附加电阻的影响，适用于10-5~102 Ω电阻的测量。本实验要求在掌握双臂电桥工作原理的基础上，用双臂电桥测金属材料的电阻率。 实验原理 我们考察接线电阻和接触电阻是怎样对低值电阻测量结果产生影响的。例如用安培表和毫伏表按欧姆定律R＝V／I测量电阻Rx，电路图如图 1 所示，

惠斯通电桥原理

惠斯通电桥原理文档编制序号：[KKIDT-LLE0828-LLETD298-POI08]

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： 于是 2 1 0R 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。这就是电桥的平衡条件。 根据电桥的平衡条件，若已知其中三个臂的电阻，就可以计算出另一个桥臂电阻，因此，电桥测电阻的计算式为 002 1 KR R R R R x == （1）

交流电桥测电阻的原理和应用

交流电桥的原理和应用 交流电桥是一种比较式仪器，在电测技术中占有重要地位。它主要用于测量交流等效电阻及其时间常数；电容及其介质损耗；自感及其线圈品质因数和互感等电参数的精密测量，也可用于非电量变换为相应电量参数的精密测量。 常用的交流电桥分为阻抗比电桥和变压器电桥两大类。习惯上一般称阻抗比电桥为交流电桥。本实验中交流电桥指的是阻抗比电桥。交流电桥的线路虽然和直流单电桥线路具有同样的结构形式，但因为它的四个臂是阻抗，所以它的平衡条件、线路的组成以及实现平衡的调整过程都比直流电桥复杂。 【交流电桥的原理】 图1是交流电桥的原理线路。它与直流单电桥原理相似。在交流电桥中，四个桥臂一般是由交流电路元件如电阻、电感、电容组成；电桥的电源通常是正弦交流电源；交流平衡指示仪的种类很多，适用于不同频率范围。频率为200Hz 以下时可采用谐振式检流计；音频范围内可采用耳机作为平衡指示器；音频或更高的频率时也可采用电子指零仪器；也有用电子示波器或交流毫伏表作为平衡指示器的。本实验采用高灵敏度的电子放大式指零仪，有足够的灵敏度。指示器指零时，电桥达到平衡。 图1 交流电桥原理 一、交流电桥的平衡条件 我们在正弦稳态的条件下讨论交流电桥的基本原理。在交流电桥中，四个桥臂由阻抗元件组成，在电桥的一个对角线cd 上接入交流指零仪，另一对角线ab 上接入交流电源。 当调节电桥参数，使交流指零仪中无电流通过时（即I 0=0），cd 两点的电位相等，电桥达到平衡，这时有 U ac =U ad U cb =U db 即 I 1Z 1=I 4Z 4 I 2Z 2=I 3Z 3 两式相除有 3 3442 21Z I Z I Z I Z I 1 当电桥平衡时，I 0=0，由此可得 I 1=I 2，I 3=I 4 所以 Z 1Z 3=Z 2Z 4 （1） 上式就是交流电桥的平衡条件，它说明：当交流电桥达到平衡时，相对桥臂的阻抗的乘

电桥平衡法测电阻

电桥平衡法测电阻 【实验目的】 1.掌握单臂电桥(惠更斯电桥)测电阻的基本原理和方法，了解桥式电路的特点； 2.通过实验的方法了解电桥灵敏度与元件各参量的关系 3.学习实验的记录和结果的误差分析。 【预习题】 1.单臂电桥的平衡条件是什么 2.测量电阻的原理是什么 【实验仪器】 DHQJ-3型非平衡电桥；待测电阻；导线 DHQJ-3型非平衡电桥是专门为教学实验设计的，面板图和内部结构如图所示。它将平衡电桥和非平衡电桥合为一体，可以组成属于平衡电桥的惠更斯电桥、开尔文电桥，也可以组成多种形式的非平衡电桥，是一种综合性的电桥实验仪器。 图2-4-1 DHQJ-3型非平衡电桥面板图

图2-4-2 DNQJ-3型非平衡电桥面板示意图 1．工作电源负端； 2．R 1电阻端； 3．R 2电阻端； 4、5．双桥电流端； 6．'3R 电阻端； 7．单桥被测端； 8．R 3电阻端； 9．工作电源正端； 10．数显直流毫伏表； 11、12、13、14为R 1电阻调节盘，分别为：×1000、×100、×10、×1电阻盘； 15、16、17、18为R 2电阻调节盘，分别为：×1000、×100、×10、×1电阻盘； 19、20、21、22为R 3和'3R 电阻调节盘，分别为：×1000、×100、×10、×1电阻盘； 23．电源指示灯； 24．电源选择开关，分别可选：双桥、3V 、6V 、9V 四种工作电源； 25．电桥输出转换开关，扳向下为内接，扳向上为外接；26、27．电桥输出“外接”端； 28．屏蔽端，接仪器外壳；29、30．电桥的B 、G 按钮，即工作电源和电桥输出通断按钮。 【实验原理】 1.单臂电桥是平衡电桥，其原理如图2-4-3所示,从图中可知：R 1、R 2、R 3、R 4构成一电桥， A 、C 两端供一恒定桥压U s ， B 、D 之间为有一电压表，当平衡时，BD 无电流流过，BD 两点为 等电位，则：U BC =U DC 下式成立： I 1R 1=I 2R 2 (2-4-1) I 1R 3=I 2R 4 (2-4-2) 由于R 4=R x ，于是有 4 3 21R R R R ( 2-4-3) R 4为待测电阻R x ，R 3为标准比较电阻，式中K=R 2/R 1，称为比率，一般单臂电桥的K 有、、、 1、10、100、1000等。本电桥的比率K 可以任选。根据待测电阻大小，选择K 后，只要调节R 3，使电桥平衡，检流计为0，就可以根据(1)式得到待测电阻R x 之值。