大学物理实验直流非平衡电桥讲义
直流非平衡电桥(实验讲义)
2012 年 09 月 08 日
直流电桥是一种精密的非电量测量仪器，有着广泛的应用。它的基本原理是利用已知阻值
的电阻，通过比例运算，求出一个或几个未知电阻的阻值。直流电桥可分为平衡电桥和非平衡电桥。平衡电桥需要通过调节电桥平衡求得待测电阻阻值，如惠斯登电桥、开尔文电桥均是平衡式电桥。
平衡电桥可用来测定未知电阻，由于需要调节平衡，因此平衡电桥只能用于测量具有相对稳定状态的物理量，比如固定电阻的阻值。而对变化电阻的测量有一定的困难。如果采用直流非平衡电桥，则能对变化的电阻进行动态测量，直流非平衡电桥输出的非平衡电压能反映电阻的变化，在实际应用中许多被测物理量都与电阻有关，如力敏电阻、热敏电阻、光敏电阻等，只要将这些特殊的电阻装在电桥的一个桥臂上，当某些被测量发生变化时，就引起电阻值的变化，从而输出对应的非平衡电压，就能间接测出被测量的变化。利用这种原理我们可制作电子天平、电子温度计、光通量计等。因此直流非平衡电桥与平衡电桥相比，有着更为广泛的应用。 实验目的 （1） 了解非平衡电桥的组成和工作原理以及它在实际中的应用。 （2） 学会用外接电阻箱研究非平衡电桥的输出电压与应变电阻的关系，通过作图研究其线性规律。 （3） 了解桥臂电阻大小对待测电阻的灵敏度和线性范围的影响，学会根据不同的测量需求来选择合适的桥 臂电阻。
（4） 学会利用非平衡电桥测量 Cu 丝的电阻温度系数。
实验仪器
图 1：非平衡电桥电路图
稳压电源、电阻箱、万用表（用作毫伏表）、Keithy2000（用作微伏特表）、铜丝（漆包线）、加热台、温度计、导线等。 实验原理
非平衡电桥原理如图 1 所示，当 R 3/R 2=R 4/R 1 时，电桥平衡，即：I g =0，U g =0；当用 R 4+ΔR 代替R 4 时，R 3/R 2 不等于R 4+ΔR/R 1，此时，I g 不等于 0，U g 不等于 0，为非平衡状态。
U g 为数字电压表电压（电压表内阻为无穷大），应用电路分析知识，可算出输出的非衡
电压为：U =
R 2 R 4 + R 2?R - R 1R 3
U (1)
g
(R + R )(R + R ) + ?R (R + R )
s
1
4
2
3
2
3
分析上式，可以得到电桥的三种形式：（1）等臂电桥：R 1=R 2=R 3=R 4=R
（2） 卧式电桥：R 1=R 4，R 2=R 3 （3） 立式电桥：R 1=R 2，R 4=R 3
将等臂和卧式条件带入（1）式经简化得：
U = U s δ 1 ...... (2) δ = ?R / R 称为电阻的应变（即：相对变化量）
g
4 1+ δ / 2
4
我们在设计电桥时，令?R
，则
δ → 0 ，于是有：U
= U s δ = U
s ?R 4 4R 4
...... (3) 输出的非平衡电压 U g 与桥臂电阻的变化量δ成正比，为线性关系；当 ΔR 较大时，（2）式中
的 δ/2 项不能省略，此时：U = U s δ
1
，δ 与 U g 之间呈非线性关系。 g
g 4 1+δ/ 2
实验内容概述
1.用外接电阻箱和数字电压表，研究非平衡电桥的桥段二端点输出电压U g与桥臂电
阻应变量δ（读音：delta）之间的关系，作出U g~δ 曲线，并对曲线进行线性和非
线性分析，以及电桥灵敏度的分析。
a)桥臂电阻R 取1000Ω（必做内容）
b)桥臂电阻R 取50Ω（必做内容）
c)桥臂电阻R 取5000Ω（必做内容）
d) 桥臂电阻R 取其他Ω（选作内容）
2.利用直流非平衡电桥测量Cu 丝的电阻随温度的改变，
3. 利用直流非平衡电桥测量一个热敏电阻的电阻值随温度的变化。（增选研究性内容）
并计算其电阻温度系数。（必做内容）
实验内容
1.用外接电阻箱研究非平衡电桥的U g~δ关系，作出U g~δ曲线，并对曲线进行线性和非
线性分析。
（1）调节电源输出电压，同时用万用表直流电压档来校准，使输出电压为U S=2.0 V 档，电路图如图1 所示连接，用万用表来测量U g。
（2）先取电桥为等臂，即：R1 = R2 = R3 = R4 = R0 =1 KΩ，由于导线有一定的电阻，微调R3使U g为零，此时电桥平衡。（记录R3的值）
（3）改变R4从700 ~1300 Ω，每次改变20 Ω，分别记下U g的值，将数据填入表中，作出U g~ΔR曲线。
R X(Ω)700 720 740 ……1000 ……1260 1280 1300
ΔR (Ω)……0 ……
Δ=ΔR/R4……0 ……
U g (mV) ……0 ……
g g
ΔR 的线性范围（偏离线性≤5%均可以算作线性范围），并与理论计算值进行比较。
2.保持电源电压U S=2.0 V 不变，改变R0的值，研究非平衡电桥灵敏度和线性范围与R0的关
系。（这一步只要求定性半定量测量一下就可以了，主要是为了了解非平衡电桥灵敏度及线性范围与桥臂电阻的关系。）
（1）电路图仍如图 1 所示，保持电源电压U S=2.0 V 不变，取电桥为等臂，即R1=R2=R3=R4=R0，R0取两次值，具体R0为多少自定（建议一个大一些比如几千欧
姆，一个小一些比如100 或50 欧姆左右），微调R3使U g为零，此时电桥平衡。
（记录R3的值）
（2）改变R4的电阻，每次改变的量和范围自定，观察非平衡电桥的灵敏度、线性范围与R0的关系。
l 3. 利用直流非平衡电桥测量Cu 丝的电阻随温度的改变，并计算其电阻温度系数。
（1） 取桥臂电阻为 50Ω，用 Keithy2000（精度可以到 1μV ）代替万用表来测量 Ug ，
保持恒压源输出电压为 2.0 V 。微调 R 3 使 Ug 尽可能接近 0，记录对应的最小的Ug 值。（记录 R 3 的值）
（2） 把 3m 长，直径为 0.60mm 的 Cu 丝（漆包线，电阻率 ρ= 0.0175 Ω · mm 2/m ）串
联到R 4 所在的桥臂上，把 Cu 丝放到冷水杯子中，用加热台对杯子进行加热，用温度计测量温度。
（3） 测量串联上 Cu 丝后 U g 的值（25℃，如果水温较低可以通过加热来实现），并与
没有串联 Cu 丝时比较，计算出 25℃时 Cu 丝的电阻值R’。继续加热使铜丝温度缓慢上升，每隔 5℃记录下对应的 U g 值，直到 85℃为止。
（4） 根据 U g 与 25℃时的差值计算出 ΔR ，并在坐标纸上作出 ΔR ~ T 关系图，并求出
斜率 d R /d T ，根据电阻温度系数的计算公式(d R /d T ) /R 0，可以计算 Cu 丝的电阻温
度系数。其中 R 0 的取值也可根据公式 R 0 = ρ S
计算得到，也可以把前面测量得到的R’代入计算并比较。
铜线参数 ρ = 0.0175Ωmm 3
/ m 、l = 3m 、φ = 0.60mm
思考题
1. 简述直流非平衡电桥与直流平衡电桥的关系。
2. 为什么在实验内容 1 中，ΔR 同样时，R x 小于 1000Ω 时的 U g 比大于 1000Ω 时的 Ug
绝对值大？
3. 假设用非平衡电桥来测量一个热敏电阻的电阻值随温度的变化，U S =2.0 V ，毫伏表
最小刻度为 1 mV ，在室温（25℃）到 75℃范围内，热敏电阻的电阻值改变 5 Ω，取等臂电桥，为了保证测量的灵敏度并且保持 5%线性范围，请问 R 取多少比较合适？ 4. 把计算出来的 Cu 丝电阻温度系数与参考值 0.0039/℃进行比较，并分析。
注意事项
1. 一定要用万用表校准恒压源的输出电压，其面板所显示的电压值存在较大误差。
2. Cu 与温度计都插在水中，不要让它们接触到杯子底部或者壁上。
3. 别让导线接触到加热台上，否则容易把导线烧掉，引起事故；且加热结束后
就要立即关掉加热台电源。 4. 用加热台加热的时候要控制速度，开始用 3 档，到 30℃以后用 1 档加热即可， 否则会使温度上升过快而来不及读数。
附录
1.直流非平衡电桥的灵敏度
直流非平衡电桥的灵敏度指的是该电桥所能测量的最小电阻改变量ΔR min
根据公式（3）可以得到
ΔR=4R4(U g/U s) ???????(4)
一般来说一个非平衡电桥的U s是一定的，因此ΔR min取决于桥臂电阻R0的大小和电压表U g的最小刻度。
例如：当U s=2.0V，万用表Ug 的最小刻度为0.1mV，R0为1000Ω时，得ΔR min=0.2Ω。当然这个只是理论值，具体值可以从实验中获得，即在平衡位置附近改变R4的电阻，观察当万用表最小刻度发生变化时所需改变的ΔR。需要特别注意的是为了准确起见，这里要多走几步，比如观察当U g从0.0mV 变到0.1mV 所需的ΔR，再做从0.1mV 变到0.2mV，再变到0.3mV ......... 一直可以到0.5mV，根据这些ΔR 来确定最终灵敏度ΔR min。
?n
（第一册书P99）电桥灵敏度定义：S =
?R / R
x x
式中?R x指的是在电桥平衡后R x的微小改变量，?n 是由于?R x引起电桥偏离平衡时检流计的偏转格数。?n 越大（在?R x/R x固定一样情况下），说明电桥灵敏度越高，带来的测量误差就越小。例如：S=100 时就是当R x改变1%时，检流计可以有一格的偏转。通常可以觉察出1/2 格的偏转，也就是说，电桥平衡后，只要R x改变0.5%就可以察觉出来。这样，由于电桥灵敏度的限制所带来的测量误差肯定小于0.5%。
2.直流非平衡电桥的线性范围
公式（3）是在δ 比较小的时候的一个近似公式，因此当δ 比较大的时候该公式会不成立，当ΔR 一定时，根据公式（2）和（3）计算所得的U g的差5%时是线性的，可以用近似公式（3）根据U g来直接计算ΔR。
线性范围的理论计算可以通过公式（2）和（3）来得到，给定某一ΔR 由公式（2）可以计算得到一个U g，由公式（3）可以得到U g’，比较U g与U g’可知道它们是否超过5%的线性范围。而在实验中，一般是先设定测量一系列的ΔR 与U g，然后作U g~ΔR 图，是一条过原点（0,0）的曲线。然后根据公式（3）过原点作一条直线（该曲线即表示根据ΔR 所计算得到的U g’~ΔR 曲线），然后从图上即可得到线性范围（R1，R2）。（黄双安老师重编）
惠斯通电桥实验报告南昌大学
南昌大学物理实验报告 课程名称：_____________ 大学物理实验 实验名称：_______________ 惠斯通电桥 学院：___________ 专业班级： 学生姓名：_________ 学号： 实验地点：___________ 座位号： 实验时间：第11周星期4上午10点开始
、实验目的: 1. 掌握电桥测电阻的原理和方法 2. 了解减小测电阻误差的一般方法 、实验原理: (1) 惠斯通电桥原理 惠斯通电桥就是一种直流单臂电桥，适用于测中值电阻，其原理电路如图 7-4所示。若调节电阻到合适阻值时, 可使检流计 G 中无电流流过，即 B 、D 两点的电位相等，这时称为“电桥平衡”。电桥平衡，检流计中无电流通过， 相当于无BD 这一支路，故电源 E 与电阻R ,、R x 可看成一分压电路；电源和电阻 R 1 上面两式可得 R 2 桥达到平衡。故常将 R 、R 2所在桥臂叫做比例 臂,与R x 、R S 相应的桥臂分别叫做测量臂和比 较臂。 V B C 点为参考，贝y D 点的电位V D 与B 点的电位V B 分别为 R 2 R S R S V D R X 因电桥平V B V D 故解 R 2、R S 可看成另一分压电路。若以 R x 为 E 待测电阻，则有 R>< R X R S 上式叫做电桥的平衡条件，它说明电桥平衡时，四个臂的阻值间成比例关系。如果 1 10,10 1等)并固定不变，然后调节 金使电
(2)电桥的灵敏度
n R S R S 灵敏度S 越大，对电桥平衡的判断就越容易，测量结果也越准确。 此时R s 变为R s ，则有：R x R2 R s ，由上两式得R x . R s R s 三、 实验仪器： 线式电桥板、电阻箱、滑线变阻器、检流计、箱式惠斯通电桥、待测电阻、低压直流电源 四、 实验内容和步骤： 1. 将箱式电桥打开平放，调节检流计指零 2. 根据待测电阻(线式电桥测量值或标称值)的大小和 R 3值取满四位有效数字原则，确定比例臂的取值，例如 R 为数千欧的电阻，为保证 4位有效数字，K r 取 3. 调节F 3的值与R ＜的估计 S _____ S 的表达式 R S R S S-i S 2 _____________________ ES R i R 2 R s R x 1 R E % R i R 2R X Rg 2 R x R s R 2 R - R E 2 R R s R x (3) 电桥的测量误差 电桥的测量误差其来源主要有两方面，一是标准量具引入的误差, 二是电桥灵敏度引入的误差。为减少误差传递, 可采用交换法。 交换法：在测定R x 之后，保持比例臂 R -、R 2不变，将比较臂 R s 与测量臂R x 的位置对换，再调节 R s 使电桥平衡，设 电桥的灵敏程度定义: R i
直流平衡电桥测电阻实验报告材料
大连理工大学 大 学 物 理 实 验 报 告 院（系） 材料学院 专业 材料物理 班级 0705 姓 名 童凌炜 学号 200767025 实验台号 实验时间 2008 年 12 月 10 日，第16周，星期 三 第 5-6 节 实验名称 直流平衡电桥测电阻 教师评语 实验目的与要求： 1） 掌握用单臂电桥测电阻的原理， 学会测量方法。 2） 掌握用双臂电桥测电阻的原理， 学会测量方法。 主要仪器设备： 1） 单臂电桥测电阻：QJ24型直流单臂电桥，自制惠更斯通电桥接线板，检流计，阻尼开关、四位 标准电阻箱、滑线变阻器、电路开关、三个带测电阻、电源； 2） 双臂电桥测电阻：QJ44型直流双臂电桥，待测铜线和铁线接线板、电源、米尺和千分尺。 实验原理和内容： 1 直流单臂电桥（惠斯通电桥） 1.1 电桥原理 单臂电桥结构如右图所示， 由四臂一桥组成； 电桥平衡条件是BD 两点电位相等， 桥上无电流通过， 此时有关系s s x R M R R R R ?== 2 1 成立， 其中M=R1/R2称为倍率， Rs 为四位标准电阻箱（比较臂）， Rx 为待测电阻（测量臂）。 1.2 关于附加电阻的问题： 附加电阻指附加在带测电阻两端的导线电阻与接触 电阻， 如上图中的r1, r2， 认为它们与Rx 串联。如果R x 远大于r ，则r 1+r 2可以忽略不计，
但是当R x 较小时，r 1+r 2就不可以忽略不计了，因此单臂电桥不适合测量低值电阻， 在这种情况下应当改用双臂电桥。 2 双臂电桥（开尔文电桥） 2.1 双臂电桥测量低值电阻的原理 双臂电桥相比单臂电桥做了两点改进， 增加R3、R4两个高值电桥臂， 组成六臂电桥；将Rx 和Rs 两个低值电阻改用四端钮接法， 如右图所示。在下面的计算推导中可以看到， 附加电阻通过等效和抵消， 可以消去其对最终测量值的影响。 2.2 双臂电桥的平衡条件 双臂电桥的电路如右图所示。 在电桥达到平衡时，有1234\\R R R R =，由基尔霍夫第二定律及欧姆定律可得并推导得： 31123 3141312242342 431323424 33112424 ()0x S x x x x x x I R I R I R R R R r R I R I R I R R R R R R r R R R R R R R M R I r I r R R R R R R R R R R R R ? =-? ??? ?=-?=+-? ??++?????===?=++?? ??=?-=?? 可见测量式与单臂电桥是相同的， R1/R2=R3/R4=M 称为倍率（此等式即消去了r 的影响）， Rs 为比较臂， Rx 为测量臂。 使用该式， 即可测量低值电阻。 步骤与操作方法： 1. 自组惠斯通电桥测量中值电阻 a) 按照电路图连接电路， 并且根据待测电阻的大小来选择合适的M 。 b) 接通电路开关， 接通检流计开关； 调节电阻箱Rs 的阻值（注意先大后小原则）， 使检流 计指零， 记下电阻箱的阻值Rs c) 重复以上步骤测量另外两个待测电阻值。 2. 使用成品单臂电桥测量中值电阻 a) 单臂成品电桥的面板如下页右上图所示。
直流双臂电桥1
直流双臂电桥测低值电阻 电阻按照阻值大小区分，大致可分三类：在1Ω以下的为低电阻；在1Ω～100k Ω之间的为中值电阻；在100k Ω以上的为高电阻。不同阻值的电阻，测量方法是不尽相同的。用惠斯通电桥测量中值电阻时，可以忽略导线本身的电阻和接点处的接触电阻的影响（总称为附加电阻，一般附加电 阻约为10-3 Ω左右）。若待测R x 是低电阻，则这些附加电阻就不能忽略了。对惠斯通电桥加以改进 而成的双臂电桥（又名开尔文电桥）消除了附加电阻的影响，适用于10-6～102 Ω电阻的测量。常用来测量金属材料的电阻率、电机、变电器绕组的电阻、低阻值线圈电阻、电缆电阻、开关接触电阻以及直流分流器电阻等。 1）实验目的 1． 学习用双臂电桥测低电阻的原理和方法。 2．了解测低值电阻时接线电阻和接触电阻的影响及其避免的方法。 3. 测定金属棒的电阻率。 2）简述实验原理 1、 电阻的四端接法 图1中C 1、C 2是电流端，通常接电源回路，从而将这两端的引线电阻和接触电阻折合到电源回路的其它串联电阻中；P 1、P 2是电压端，通常接测量电压用的高电阻回路或电流为零的补偿回路，从而使这两端的引线电阻和接触电阻对测量的影响大为减少。采用这种接法的电阻称为四端电阻。 2、本实验使用的是QJ44型双臂电桥，其工作原理如图2所示。图2中待测电阻R x 和比较用的标准低电阻R N 均采用四端接法。从电桥中看出，当桥臂电阻R 1、R 2、R 3、R 4取值较大时（>10Ω），与它们对应的导线电阻与接触电阻都可以忽略不计。待测电阻电阻R x 和标准低电阻R N 的电压端P 1、P 1′、P 2、 P 2′的附加电阻由于和高阻值桥臂串联，其影响就大大减少；两个靠外侧的电流端C 1、C 1′的附加电阻串联在电源回路中，对电桥没有影响；两个内侧的电流端C 2、C 2′的附加电阻和连线电路总和为r ，只要适当调节R 1、R 2、R 3、R 4的阻值，就可以消除r 对测量结果的影响。 调节电阻R 1、R 2、R 3、R 4，使流过检流计G 的电流为零，电桥达到平衡，根据基尔霍夫定理得到以下三个回路方程： ??? ???-=+??+?=??+?=?r I I R R I R I R I R I R I R I R I X N )()(23422 3423122311
实验报告电桥测电阻实验报告
实验题目： 惠斯通电桥测电阻 实验目的： 1．了解电桥测电阻的原理和特点。 2．学会用自组电桥和箱式电桥测电阻的方法。 3．测出若干个未知电阻的阻值。 实验仪器 实验原理： 1．桥式电路的基本结构。 电桥的构成包括四个桥臂（比例臂R 2和R 3，比较臂R 4，待测臂R x ），“桥”——平衡指示器（检流计）G 和工作电源E 。在自组电桥线路中还联接有电桥灵敏度调节器R G （滑线变阻器）。 2．电桥平衡的条件。 惠斯通电桥(如图1所示)由四个“桥臂”电阻（R 2、R 3、R 4、和R x ）、一个“桥”（b 、d 间所接的灵敏电流计）和一个电源E 组成。b 、d 间接有灵敏电流计G 。当b 、d 两点电位相等时，灵敏电流计G 中无电流流过，指针不偏转，此时电桥平衡。所以，电桥平衡的条件是：b 、d 两点电位相等。此时有 U ab =U ad ，U bc =U dc ， 由于平衡时0=g I ，所以b 、d 间相当于断路，故有 I 4=I 3 I x =I 2 所以 44R I R I x x = 2233R I R I = 可得 x R R R R 324= 或 43 2R R R R x = 一般把 K R R =3 2 称为“倍率”或“比率”，于是 R x =KR 4 要使电桥平衡，一般固定比率K ，调节R 4使电桥达到平衡。 3．自组电桥不等臂误差的消除。 实验中自组电桥的比例臂（R 2和R 3）电阻并非标准电阻，存在较大误差。当取K=1时，实际上R 2与R 3不完全相等，存在较大的不等臂误差，为消除该系统误差，实验可采用交换测量法进行。先按原线路进行测量得到一个R 4值，然后将R 2与R 3的位置互相交换（也可将R x 与R 4的位置交换），按同样方法再测一次得到一个R ’4值，两次测量，电桥平衡后分别 R 2 R x B C
平衡电桥的原理
平衡电桥原理 图1 平衡电桥电路原理图 电阻变量的测量电桥，结构简单，具有灵敏度高，测量范围宽，线形度好，精度高和容易实现温度补偿等优点，因此能很好地满足应变测量的要求，是目前最多最广泛的一种测量电路。 上图所示为一直流供电的平衡电桥。A,B,C,D 为电桥顶点，它的四个桥臂由R1、R2、R3、R4的四个电阻组成（其中任一个电阻可以是应变片，即热敏电阻），AC 两端为输入口接直流电源，BD 两端为电桥输出。 当电桥输出端BD 接到一个无穷大负载电阻（实际上只要大到一定数值即可）上时，可以认为输出端开路，这时直流电桥称为电压桥。 从ABC 半个桥看，流经R1的电流 R1两端压降： R3两端压降： AC 112 U I R R = +1 AB 11AC 12 R U I R U R R ==+3 AD AC 34 R U U R R =+
电桥输出电压： 由上式可知，当R1R4=R2R3时，则电桥U0=0,则称电桥处于平衡状态。设处于平衡状态的电桥各桥臂由电阻增量为ΔR 1、ΔR 2、ΔR 3、ΔR 4则电桥的输出电压为： （精确公式） 若将平衡条件R1R4=R2R3代入上式，并考虑ΔR 1 < R1略去高阶微量，则电桥的输出电压为： (近似公式） 在这个平衡电桥中由热敏电阻作为我们温度设计信号的来源，当它受到不同温度时会经过整个平衡电桥来使输出电压发生变化。实现温度的检测与电压转换。 1423 0AB AD AC 1234R R R R U =U U U (R R )(R R ) --= ++114422330AC 11223344 (R R )(R R )(R R )(R R ) U U (R R R R )(R R R R )+?+?-+?+?=+?++?+?++?312124 0AC 2 121234 R R R R R R U U ()(R R )R R R R ????=--++
直流电桥实验报告要点
清 华 大 学 实 验 报 告 系别：机械工程系 班号：72班 姓名：车德梦 （同组姓名： ） 作实验日期 2008年 11月 5日 教师评定： 实验3.3 直流电桥测电阻 一、实验目的 （1）了解单电桥测电阻的原理，初步掌握直流单电桥的使用方法； （2）单电桥测量铜丝的电阻温度系数，学习用作图法和直线拟合法处理数据； （3）了解双电桥测量低电阻的原理，初步掌握双电桥的使用方法。 （4）数字温度计的组装方法及其原理。 二、实验原理 1. 惠斯通电桥测电阻 惠斯通电桥（单电桥）是最常用的直流电桥，如图是它的电路原理图。 图中1R 、2R 和R 是已知阻值的标准电阻，它们和被测电阻x R 连成一个四边形，每一条边称作电桥的一个臂。对角A 和C 之间接电源E ；对角B 和D 之间接有检流计G ，它像桥一样。若调节R 使检流计中电流为零，桥两端的B 点和D 点点位相等，电桥达到平衡，这时可得 x R I R I 21=， 1122I R I R = 两式相除可得 R R R R x 1 2 = 只要检流计足够灵敏，等式就能相当好地成立，被测电阻值x R 可以仅从三个标准电阻
的值来求得，而与电源电压无关。这一过程相当于把x R 和标准电阻相比较，因而测量的准确度较高。 单电桥的实际线路如图所示： 将2R 和1R 做成比值为C 的比率臂，则被测电阻为 CR R x = 其中12R R C =，共分7个档，0.001～1000，R 为测量臂，由4个十进位的电阻盘组 成。图中电阻单位为Ω。 2. 铜丝电阻温度系数 任何物体的电阻都与温度有关，多数金属的电阻随文的升高而增大，有如下关系式： )1(0t R R R t α+= 式中t R 、0R 分别是t 、0℃时金属丝的电阻值；R α是电阻温度系数，单位是（℃-1 ）。严格 地说，R α一般与温度有关，但对本实验所用的纯铜丝材料来说，在-50℃～100℃的范围内R α的变化很小，可当作常数，即t R 与t 呈线性关系。于是 t R R R t R 00 -= α 利用金属电阻随温度变化的性质，可制成电阻温度计来测温。例如铂电阻温度及不仅准确度高、稳定性好，而且从-263℃～1100℃都能使用。铜电阻温度计在-50℃～100℃范围内因其线性好，应用也较广泛。 3. 双电桥测低电阻 用下图所示的单电桥测电阻时，被测臂上引线1l 、2l 和接触点1X 、2X 等处都有一定
物理实验用惠斯通电桥测电阻实验报告
物理实验用惠斯通电桥测电阻实验报告 Pleasure Group Office【T985AB-B866SYT-B182C-BS682T-STT18】
班级___信工C班___ 组别______D______ 姓名____李铃______ 学号__ 日期指导教师___刘丽峰___ 【实验题目】_________用惠斯通电桥测电阻___ 【实验目的】 1、掌握惠斯通(Wheastone)电桥测电阻的原理； 2、学会正确使用惠斯通电桥测量电阻的方法； 3、了解提高电桥灵敏度的几种方法； 4、学会测量单电桥的灵敏度。 【实验仪器】 QJ- 23型箱式电桥，滑线电阻，转柄电阻箱(0～Ω)，检流计，直流电源，待测电阻，开关，导线若干。 【实验原理】 1．惠斯通电桥测量电阻的原理 图是惠斯通电桥的原理图。图中R1、R2和R0是已知阻值的电阻，它们和被测电阻Rx连成一个四边形，每一条边称作电桥的一个臂。四边形的对角A和B之间接电源E；对角C和D之间接有检流计G，它像桥一样。电源接通，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IG≠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IG=0，检流计指针指零，这时我们称电桥处于平衡状态。 当电桥平衡时，， 两式相除可得到Rx的测量公式 (5-1) 电阻R1R2为电桥的比率臂，R0为比较臂，Rx为待测臂。 只要检流计足够灵敏，等式(1)就能相当好地成立，被测电阻值Rx可以仅从三个已知电阻的值来求得，而与电源电压无关。由于R1、R2和R0可以使用标准电阻，而标准电阻可以制作得十分精密，这一过程相当于把Rx和标准电阻相比较，因而测量的准确度可以达到很高。 2．电桥的灵敏度 电桥平衡后，将R0改变△R0，检流计指针偏转△n格。如果一个很小的△R0能引起较大的△n偏转，电桥的灵敏度就高，电桥的平衡就能够判断得更精细。
大学物理实验直流非平衡电桥讲义
直流非平衡电桥(实验讲义) 2012 年 09 月 08 日 直流电桥是一种精密的非电量测量仪器，有着广泛的应用。它的基本原理是利用已知阻值 的电阻，通过比例运算，求出一个或几个未知电阻的阻值。直流电桥可分为平衡电桥和非平衡电桥。平衡电桥需要通过调节电桥平衡求得待测电阻阻值，如惠斯登电桥、开尔文电桥均是平衡式电桥。 平衡电桥可用来测定未知电阻，由于需要调节平衡，因此平衡电桥只能用于测量具有相对稳定状态的物理量，比如固定电阻的阻值。而对变化电阻的测量有一定的困难。如果采用直流非平衡电桥，则能对变化的电阻进行动态测量，直流非平衡电桥输出的非平衡电压能反映电阻的变化，在实际应用中许多被测物理量都与电阻有关，如力敏电阻、热敏电阻、光敏电阻等，只要将这些特殊的电阻装在电桥的一个桥臂上，当某些被测量发生变化时，就引起电阻值的变化，从而输出对应的非平衡电压，就能间接测出被测量的变化。利用这种原理我们可制作电子天平、电子温度计、光通量计等。因此直流非平衡电桥与平衡电桥相比，有着更为广泛的应用。 实验目的 （1） 了解非平衡电桥的组成和工作原理以及它在实际中的应用。 （2） 学会用外接电阻箱研究非平衡电桥的输出电压与应变电阻的关系，通过作图研究其线性规律。 （3） 了解桥臂电阻大小对待测电阻的灵敏度和线性范围的影响，学会根据不同的测量需求来选择合适的桥 臂电阻。 （4） 学会利用非平衡电桥测量 Cu 丝的电阻温度系数。 实验仪器 图 1：非平衡电桥电路图 稳压电源、电阻箱、万用表（用作毫伏表）、Keithy2000（用作微伏特表）、铜丝（漆包线）、加热台、温度计、导线等。 实验原理 非平衡电桥原理如图 1 所示，当 R 3/R 2=R 4/R 1 时，电桥平衡，即：I g =0，U g =0；当用 R 4+ΔR 代替R 4 时，R 3/R 2 不等于R 4+ΔR/R 1，此时，I g 不等于 0，U g 不等于 0，为非平衡状态。 U g 为数字电压表电压（电压表内阻为无穷大），应用电路分析知识，可算出输出的非衡 电压为：U = R 2 R 4 + R 2?R - R 1R 3 U (1) g (R + R )(R + R ) + ?R (R + R ) s 1 4 2 3 2 3 分析上式，可以得到电桥的三种形式：（1）等臂电桥：R 1=R 2=R 3=R 4=R （2） 卧式电桥：R 1=R 4，R 2=R 3 （3） 立式电桥：R 1=R 2，R 4=R 3 将等臂和卧式条件带入（1）式经简化得： U = U s δ 1 ...... (2) δ = ?R / R 称为电阻的应变（即：相对变化量） g 4 1+ δ / 2 4 我们在设计电桥时，令?R ，则 δ → 0 ，于是有：U = U s δ = U s ?R 4 4R 4 ...... (3) 输出的非平衡电压 U g 与桥臂电阻的变化量δ成正比，为线性关系；当 ΔR 较大时，（2）式中 的 δ/2 项不能省略，此时：U = U s δ 1 ，δ 与 U g 之间呈非线性关系。 g
直流双臂电桥讲义
直流双臂电桥讲义 直流双臂电桥测低值电阻 电阻按照阻值大小区分，大致可分三类:在1Ω以下的为低电阻;在1Ω,100kΩ之间的为中值电阻;在100kΩ以上的为高电阻。不同阻值的电阻，测量方法是不尽相同的。用惠斯通电桥测量中值电阻时，可以忽略导线本身的电阻和接点处的接触电阻的影响(总称为附加电阻，一般附加电阻 -3约为10Ω左右)。若待测R是低电阻，则这些附加电阻就不能忽略了。对惠斯通电桥加以改进而成x-62的双臂电桥(又名开尔文电桥)消除了附加电阻的影响，适用于10,10Ω电阻的测量。常用来测量金属材料的电阻率、电机、变电器绕组的电阻、低阻值线圈电阻、电缆电阻、开关接触电阻以及直流分流器电阻等。 【实验目的】 1( 学习用双臂电桥测低电阻的原理和方法。 2(了解测低值电阻时接线电阻和接触电阻的影响及其避免的方法。 3. 测定金属棒的电阻率。 【实验仪器】 QJ44型携带式直流双臂电桥，待测电阻若干，直尺，螺旋测微器等。 【实验原理】 1、电阻的四端接法 图1中C、C是电流端，通常接电源回路，从而将这两端的引12
线电阻和接触电阻折合到电源回路的其它串联电阻中;P、P是电12 压端，通常接测量电压用的高电阻回路或电流为零的补偿回路，从 而使这两端的引线电阻和接触电阻对测量的影响大为减少。采用这 种接法的电阻称为四端电阻。 2、本实验使用的是QJ44型双臂电桥，其工作原理如图2所示。图2中待测电阻R和比较用的x标准低电阻R均采用四端接法。从电桥中看出，当桥臂电阻R、R、R、R取值较大时(>10Ω)，N1234 与它们对应的导线电阻与接触电阻都可以忽略不计。待测电阻电阻R和标准低电阻R的电压端P、xN1P′、P、P′的附加电阻由于和高阻值桥臂串联，其影响就大大减少;两个靠外侧的电流端C、1221C′的附加电阻串联在电源回路中，对电桥没有影响;两个内侧的电流端C、C′的附加电阻和连122线电路总和为r，只要适当调节R、R、R、R的阻值，就可以消除r对测量结果的影响。 1234 调节电阻R、R、R、R，使流过检流计G的电流为零，电桥达到平衡，根据基尔霍夫定理得1234 到以下三个回路方程: 1 I,R,I,R，I,R,11322N,I,R,I,R，I,R ,13243X
惠斯通电桥实验报告.pdf
南昌大学物理实验报告 课程名称：惠斯通电桥 实验名称：惠斯通电桥 学院：眼视光学院专业班级：眼视光151班学生姓名：许春芸学号：6303615024 实验地点：210座位号：30 座实验时间：第8周星期6上午10点10开始
一、实验目的： 1.掌握电桥测电阻的原理和方法。 2.了解减小测电阻误差的一般方法。 二、实验原理： 惠斯通电桥的电路四个电阻 R1.R2.R3.Rx 连成一个四边形，每一条边称作电桥的一个臂，对角 A 和 C 加上电源 E，对角 B 和 D 之间连接检流计 G，所谓桥就是指 BD 这条对角线，它的作用就是将桥的两个端点的电势直接进行比较。当 B.D 两点电势相等时，检流计中无电流通过，电桥达到了平衡，这时有：R2/R1=Rx/R3，即*Rx=(R2/R1)R3。若 R1.R2.R3 均已知，则 Rx 可由上式求出。 电桥电路可以这样理解，电源 E.R2.Rx 是一个分压电路，Rx 上的电压为[Rx/(R1+R2)]·E,又 E 和 R1.R3 也是一个分压电路，R3 上的电压等于[R3/(R3+R1)]·E，现在用检流计来比较 Rx 和 R3 的电压，根据电流方向，可以发现哪一个电压更大些。当检流计指零时，说明两电压相等，也就得出*式。 三、实验仪器： 线式电桥板、电阻箱、滑线变阻器、检流计、箱式惠斯通电桥、待测电阻、低压直流电源。 四、实验内容和步骤： 1、标准电阻 Rn 选择开关选择“单桥”档； 2、工作方式开关选择“单桥”档； 3、电源选择开关选在有效量程里； 4、G 开关选择“G 内接”； 5、根据 Rx 的估计值，选好量成倍率，设置好 R1R2 值和 R3 值，将位值电阻 Rx 接入 Rx 接线端子（注意 Rx 端于上方短接片应接好）； 6、打开仪器市电开关、面板指示灯亮； 7、建议选择毫伏表作为仪器检流计，释放“接入”键，量程置“2mV”挡，调节“调零”电位器，将数显表调零。调零后将量程转入 200mV 量程，按下“接入”按键，也可以选择微安表做检流计； 8、调节 R3 各盘电阻，粗平衡后，可以选择 20mV 或 2mV 挡，细调 R3，使电桥平衡；
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(1Ω～1MΩ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1Ω，九个10Ω，九个100Ω，九个1000Ω。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1Ω)。 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(×1000))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
惠斯通电桥实验报告.doc
云南农业大学 物 理 实 验 报 告 实验名称：惠斯通电桥测量电阻 一、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。 二、实验仪器 滑线式电桥，箱式电桥，检流计，电阻箱，滑动电阻器，待测电阻，电源，开关，导线等。 三、实验原理： 1.惠斯通电桥的测量原理 如图1所示，由已知阻值的三个电阻R 0、R 1、R 2和一个待测电阻R x 组成一个四边形，每一条边称为电桥的一个臂，在对角A 、B 之间接入电源E ，对角C 、D 之间接入检流计G 。适当调节R 0、R 1、R 2的阻值，可以使检流计G 中无电流流过，即C 、D 两点的电势相等，电桥的这种状态称为平衡态。电桥的平衡条件为 1 002 x R R R KR R = = (1) 式中比例系数K 称为比率或倍率，通常将R1、R2称为比率臂，将R0称为比较臂。
2.电桥的灵敏度 式(1)是在电桥平衡的条件下推导出来的，而电桥是否达到真正的平衡状态，是由检流计指针是否有可察觉的偏转来判断的。检流计的灵敏度是有限的，当指针的偏转小于0.1格时，人眼就很难觉察出来。在电桥平衡时，设某一桥臂的电阻是R ，若我们把R 改变一个微小量ΔR ，电桥就会失去平衡，从而就会有电流流过检流计，如果此电流很小以至于我们未能察觉出检流计指针的偏转，我们就会误认为电桥仍然处于平衡状态。为了定量表示检流计的误差，我们引入电桥灵敏度的概念，它定义为 n S R R ?= ? (2) 式中，ΔR 为电桥平衡后电阻R 的微小改变量，Δn 为电阻R 变化后检流计偏离平衡位置的格数，所以S 表示电桥对桥臂电阻相对不平衡值ΔR /R 的反应能力。 3.滑线式惠斯通电桥 滑线式惠斯通电桥的构造如图2所示。A 、B 、C 是装有接线柱的厚铜片（其电阻可以忽略），A 、B 之间为一根长度为L 、截面积和电阻率都均匀的电阻丝。电阻丝上装有接线柱的滑键可沿电阻丝左右滑动，按下滑键任意触头，此时电阻丝被分成两段，设AD 段的长度为L 1、电阻为R 1，DB 的长度为L 2、电阻为R 2，因此当电桥处于平衡状态时，有 111 000221 x R L L R R R R R L L L = ==- (3) 式中，L 1的长度可以从电阻丝下面所附的米尺上读出，R 0用一个十进制转盘式电阻箱作为标准电阻使用。另外电源E 串联了一个滑线变阻器RE ，对电路起保护、调节作用。为了消除电阻丝不均匀带来的误差，可用交换R 0与R x 的位置重新测量的方法来解决。也就是在测定R x 之后，保持R 1、R 2不变（即D 点的位置不变），将R 0与R x 的位置对调，重新调 节R 0为0R '，使电桥达到平衡，则有 221 000 111 x R L L L R R R R R L L -'''= == (4) 所以 221 000 111 x R L L L R R R R R L L -'''= == (5) 由式(5)可知，Rx 与R1、R2（或L1、L2）无关，它仅取决于R0的准确度。可以证明
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，
直流平衡电桥测电阻 实验报告材料
理工大学 大 学 物 理 实 验 报 告 院（系） 材料学院 专业 材料物理 班级 0705 姓 名 童凌炜 学号 200767025 实验台号 实验时间 2008 年 12 月 10 日，第16周，星期 三 第 5-6 节 实验名称 直流平衡电桥测电阻 教师评语 实验目的与要求： 1） 掌握用单臂电桥测电阻的原理， 学会测量方法。 2） 掌握用双臂电桥测电阻的原理， 学会测量方法。 主要仪器设备： 1） 单臂电桥测电阻：QJ24型直流单臂电桥，自制惠更斯通电桥接线板，检流计，阻尼开关、四位 标准电阻箱、滑线变阻器、电路开关、三个带测电阻、电源； 2） 双臂电桥测电阻：QJ44型直流双臂电桥，待测铜线和铁线接线板、电源、米尺和千分尺。 实验原理和容： 1 直流单臂电桥（惠斯通电桥） 1.1 电桥原理 成 绩 教师签字
单臂电桥结构如右图所示， 由四臂一桥组成； 电桥平衡条件是BD 两点电位相等， 桥上无电流通过， 此时有关系s s x R M R R R R ?== 2 1 成立， 其中M=R1/R2称为倍率， Rs 为四位标准电阻箱（比较臂）， Rx 为待测电阻（测量臂）。 1.2 关于附加电阻的问题： 附加电阻指附加在带测电阻两端的导线电阻与接触电阻， 如上图中的r1, r2， 认为它们与Rx 串联。如果R x 远大于r ，则r 1+r 2可以忽略不计，但是当R x 较小时，r 1+r 2就不可以忽略不计了，因此单臂电桥不适合测量低值电阻， 在这种情况下应当改用双臂电桥。 2 双臂电桥（开尔文电桥） 2.1 双臂电桥测量低值电阻的原理 双臂电桥相比单臂电桥做了两点改进， 增加R3、R4两个高值电桥臂， 组成六臂电桥；将Rx 和Rs 两个低值电阻改用四端钮接法， 如右图所示。在下面的计算推导中可以看到， 附加电阻通过等效和抵消， 可以消去其对最终测量值的影响。 2.2 双臂电桥的平衡条件 双臂电桥的电路如右图所示。 在电桥达到平衡时，有1234\\R R R R =，由基尔霍夫第二定律及欧姆定律可得并推导得： 31123 3141 312242342431 32342433 112424()0 x S x x x x x x I R I R I R R R R r R I R I R I R R R R R R r R R R R R R R M R I r I r R R R R R R R R R R R R ?=-? ????=-?=+-? ??++?????= ==?=++??? ?=?-=?? 可见测量式与单臂电桥是相同的， R1/R2=R3/R4=M 称为倍率（此等式即消去了r 的影响）， Rs 为比较臂， Rx 为测量臂。
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
WHEATSTONE BRIDGE惠斯通电桥实验报告
No. Date:2020.5.6 Student number: Name: 1 Title:WHEATSTONE BRIDGE 【Aim 】 To determine the resistance of a wire specimen using a Wheatstonebridge. 【Theory 】 known to high precision, then R x can be measured to high precision. Very small changes in R x disrupt the balance and
are readily detected. When the bridge is balanced, that is V BD =0, thus 1122I R I R =, 102x I R I R = (1) So we can get that 1122 102x I R I R I R I R = (2) That is 12 0x R R R R = (3) So 2 01 x R R R R = (4) In fact, it is difficult to exactly decide the value of 2 1/R R , so we use "exchange measure method" to obtain R x . Exchange the positions of R 1and R 2, or R 0and R x , and adjust R 0to a new value 0 ′R , the bridge can get a new balanced state, thus 102 x R R R R ' = (5) Combine equation (4) and (5), we can get x R = (6) This equation has nothing to do with R 1and R 2. In this way, we can make the error only relate to the instrument error of R 0, which is the instrument error of the resistor box.
直流电桥的原理和应用
实验四直流电桥的原理和应用 【背景知识】 直流电桥是一种精密的电阻测量仪器，具有重要的应用价值。按电桥的测量方式可分为平衡电桥和非平衡电桥。平衡电桥是把待测电阻与标准电阻进行比较，通过调节电桥平衡，从而测得待测电阻值，如单臂直流电桥（惠斯登电桥）、双臂直流电桥（开尔文电桥）；非平衡电桥则是通过测量电桥输出（电压、电流、功率等）并进行运算处理，得到待测电阻值。直流电桥还可用于测量引起电阻变化的其它物理量，如温度、压力、形变等，在检测技术、传感器技术中的应用非常广泛。平衡电桥只能用于测量具有相对稳定状态的物理量，而在实际工程和科学实验中，很多物理量是连续变化的，只能采用非平衡电桥才能测量。 【实验目的】 本实验采用FQJ 型教学用非平衡直流电桥，该仪器集单臂、非平衡电桥于一体，通过本实验能掌握以下内容： (1)直流单臂电桥（惠斯通电桥）测量电阻的基本原理和操作方法； (2)非平衡直流电桥电压输出方法测量电阻的基本原理和操作方法； (3)根据不同待测电阻选择不同桥式和桥臂电阻的初步方法。 【实验原理】 1.平衡电桥 单臂直流电桥是平衡电桥，又称惠斯通电桥，其电路见图4.4.1。其中1R 、2R 、3R 、4R 构成一电桥，A 、 C 两端加一恒定桥压S U ，B 、 D 之间有一检流计PA ， 当电桥平衡时，B 、D 两点为等电位，PA 中无电流流 过，此时有AB AD U U ，41I I ，32I I ，于是有3421R R R R （4.4.1） 图4.4.1惠斯通电桥
如果R 4为待测电阻R X ，R 3为标准比较电阻，则有 1332X R R R K R R & &（4.4.2） 其中21/R R K ，称其为比率（一般惠斯登电桥的K 有001.0、01.0、1.0、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3R ，使电桥平衡，检流计为0，就可以根据（4.4.2）式得到待测电阻X R 之值。 2.非平衡电桥 非平衡电桥原理如图4.4.2所示：B 、D 之间为一 负载电阻g R ，只要测量电桥输出g U 、g I ， 就可得到x R 值。根据电桥各臂电阻关系可将非平衡电桥分为三类： （1）等臂电桥：4321R R R R ； （2）输出对称电桥（卧式电桥）：R R R 41， R R R 32，且R R ；（3）电源对称电桥（立式电桥）：R R R 21，R R R 43，且R R 。 当负载电阻! g R ，即电桥输出处于开路状态时，0 g I ，仅有电压输出，在此用0U 表示，根据分压原理，ABC 半桥的电压降为S U ，通过1R 、4R 两臂及2R 、3R 两臂的电流为： 14231423,S S U U I I I I R R R R ##，（4.4.3） 则输出电压0U 为 ?%?%324134014231423()BC DC S S S R R R R R R U U U U U U R R R R R R R R &?& ? &?& &###&#（4.4.4） 当满足条件1324R R R R & &（4.4.5） 时，电桥输出00 U ，即电桥处于平衡状态。（4.4.5）式称为电桥的平衡条件。为了测量的准确性，在测量的起始点，电桥必须调至平衡，称为预调平衡。这样可使输出只与某一臂 电阻变化有关。 图4.4.2非平衡电桥
QJ44直流双臂电桥使用说明书
QJ44型直流双臂电桥 使用说明书 一、用途 QJ44型携带式直流双臂电桥，内附集成电路电子检流计和内附工作电源。适用于工矿企业、实验室或车间现场，对直流低值电阻作准确测量。如用来测量金属导体的导电系数、接触电阻、电动机变压器的电阻值，以及其它各类直流低电阻，本仪器按ZBY164-83国家专业标准生产。 环保型QJ44双臂电桥内附稳压源及电子检流计，接上市电即可工作。 二、电桥主要性能 1、准确度等级：0.2级。 2、使用温度范围：5～45℃ 3、量程系数：×0.01、×0.1、×1、×10、×100五档 4、有效量程：0.0001～11欧姆 5、误差附合下式： Elim=± 100C (10 R N +X)Elim —允许误差极限：Ω；C —误差等级指数；R N —基准值；X —标准盘示值。 各含量系数时，C 及R N 取值见表1：量程系数×0.01×0.1×1×10×100等级指数C 10.20.20.20.2基准值R N （Ω） 0.001 0.01 0.1 1 10 6、内附电子检流计系采用集成电路，比采用分立元件的晶体管检流计降低了成本并大大提高了仪器的可靠性与稳定性。检流计灵敏度可自由调节，电子检流计分度值≤1×10-7A/mm ；因此仪器具有足够的灵敏度。 7、电桥的工作电源为1.5伏，电子检流计电源为9伏。8、仪器外形尺寸：300×255×150毫米。9、仪器重量：约4.5公斤 三、线路和结构 1、QJ44型双臂电桥位置图。
（1）集成电路检流计工作电源开关；（2）滑结续数盘； （3）电桥外接工作电源接线柱；（4）步时读数开关； （5）检流计灵敏度调节旋钮；（6）检流计； （7）（11）被测电阻、电流端接线柱；（8）检流计电气调零旋钮；（9）被测电阻、电位端接线柱；（10）倍率读数开关； （12）检流计按键开关；（13）电桥工作电源按键开关。 2、电桥线路 四、使用方法 1、在电池盒内装入1.5伏1号手电筒电池1～5节并联使用和1～2节6F2 2、9伏并联使用。此时电桥就能正常工作。如用外接直流电源1.5～2伏时电池盒内的1.5伏电池应全部取出。