直流电桥测电阻
大学物理课件49直流电桥测电阻
工程应用：直 流电桥在工程 中也有广泛应 用，例如在电 力系统中用于 测量和保护电
路。
电子测量领域：用 于测量电阻、电容、 电感等电子元件的 参数
通信工程领域：用 于实现信号的传输、 处理和调制
电力工程领域：用 于高压、大电流电 路的测量和控制
汽车工程领域：用 于汽车电子控制系 统和发动机的参数 测量和故障诊断
定义：双臂电桥是一种测量电阻的装置，由电源、比较臂、被测电阻和标准电阻组成 工作原理：通过比较臂和被测电阻之间的电压差来测量电阻 特点：精度高、稳定性好、测量范围广 应用：在物理学、电子学等领域有着广泛的应用
定义：高精度电 桥是指测量电阻 值精确度较高的 电桥，通常采用 精密电阻和先进 的测量技术。
直流电桥的组成：由电源、电阻、开关和测量仪表等组成 直流电桥的工作原理：通过调整电源电压和电阻值，使电桥平衡，从而测 量出电阻值 直流电桥的优点：测量精度高、稳定性好、操作简便等
直流电桥的应用：在物理学、化学、工程学等领域都有广泛的应用
直流电桥测电阻的基本原理 直流电桥的平衡条件 测量误差的分析 实验注意事项
准备电源、电桥、 电阻箱、导线等 实验器材
了解电桥的基本 原理和平衡条件
确定测量范围和 精度要求
掌握正确的操作 方法和注意事项
接入方式：采用四线制连 接，保证测量精度
接入位置：选择合适的桥 臂位置，以减小误差
接入方法：采用分压或分 流方式接入桥臂
注意事项：注意接入桥臂 的极性，避免出现错误
调节电桥平衡的目的：消除误差， 提高测量精度
用并进行检查和维修
电阻、电容、电感等电子元件的测量
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直流电桥测电阻实验报告
直流电桥测电阻实验报告直流电桥测电阻实验报告一、实验目的（1）了解单电桥测量电阻的原理，利用此原理测量电阻以及铜丝电阻的温度系数。
（2）通过处理实验所得数据，学习作图法与直线拟合法。
（3）利用电阻与温度关系，构造非平衡互易桥组装数字温度计，并学习其应用分析^p 设计方法。
二、实验原理（1）惠斯通电桥测量电阻（1-1）电桥原理：当桥路检流计中无电流通过时，表示电桥已经达到平衡，此时有 R_/R2 = R/R1，即 R_ = (R2/R1)_R。
其中将(R2/R1)记为比率臂 C，则被测电阻可表示为R_=C_R。
（1-2）实际单电桥电路在实际操作中，通过调节开关 c 位置，改变比率臂 C；通过调节 R 中的滑动变阻器，改变 R。
调节二者至桥路检流计中无电流通过，已获得被测电阻阻值。
（2）双电桥测低电阻（2-1）当单电桥测量电阻阻值较低时，由于侧臂引线和接点处存在电阻，约为 10^-2~10^-4Ω量级，故当被测电阻很小时，会产生较大误差。
故对单电桥电路进行改进，被测电阻与测量盘均使用四段接法：，同时增设两个臂 R1"和 R2"。
（2-2）电路分析^p ：由电路图知：① I3_R_ + I2_R2’ = I1_R2② I3_R + I2_R1’ = I1_R1③ I2_(R2’+R1’) = (I3=I2)_r 综合上式可知：" 1" 212" 2 " 1"_121RRRRRr R Rr RRRR_ 利用电桥结构设计，可满足" 1" 212RRRR，同时减小 r，可是 R_ 仍满足 R_ = (R2/R1)_R，即R_=C_R。
（3）铜丝的电阻温度特性及数字温度计设计（3-1）铜丝的电阻温度特性∵一般金属电阻均有：Rt = R0(1+αR_t)，且纯铜αR 变化小∴αR = (Rt -R0)/(R0_t) （3-2）数字温度计设计（3-2-1）非平衡电桥将检流计 G 换为对其两端电压的测量，满足：Rt RRtR RREt2 1U 。
实验十八直流电桥测电阻实验报告
实验十八直流电桥测电阻实验报告一、实验目的1.掌握直流电桥的基本结构、原理和使用方法；2.学习使用直流电桥测量电阻。
二、实验仪器与器材1.直流电桥主体：包括电源、电桥、电流计等组成；2.高精度套装电阻箱；3.电导线；4.多用表；5.尺子。
三、实验原理直流电桥的基本原理就是根据欧姆定律，利用电桥平衡条件来测电阻值。
在实验中，通过调整电桥的阻值，使得电流为零，即在两端读取到相同电压，此时被测电阻值等于设置的阻值。
四、实验步骤1.将直流电桥接通电源，并将高精度套装电阻箱接入电桥的两个相反支路上；2.调节电阻箱阻值，使得电桥两侧的电流为零；3.记录此时电阻箱上的阻值，即为被测电阻值；4.通过多用表检查测量结果的准确性。
五、实验数据记录与处理1.实验数据记录使用直流电桥对5个不同电阻进行测量，分别记录电桥两侧的电阻值和电阻箱上的设定阻值，并计算误差。
被测电阻（Ω）电桥两侧电阻（Ω）设定阻值（Ω）误差（Ω）R1 2.98 3 0.02R2 4.01 4 0.01R3 10.03 10 0.03R4 20.05 20 0.05R5 50.02 50 0.022.数据处理将每次测量得到的数据进行误差计算，如下所示：误差=电桥两侧电阻-设定阻值每次测量的误差都小于0.1Ω，符合实验的要求。
六、实验结果分析与讨论通过本实验，我们掌握了使用直流电桥测量电阻的方法，并且对测得的数据进行了处理分析。
由于实验所用的仪器与器材都是高精度的，所以测量结果的误差较小，符合要求。
在实际应用中，直流电桥是一种常用的测试电阻的工具，其精度可以达到0.1%以上，比其他测量方法更为准确和稳定。
因此，掌握直流电桥的原理和操作方法对于电阻的测量和实验研究非常重要。
七、实验总结通过本实验，我们学会了使用直流电桥测量电阻，并对测量结果进行了处理和分析。
实验过程中，注意到电阻的接触是否良好，避免一些干扰因素对测量结果的影响。
并且在实验结束后，对仪器进行了正确的关闭和清理。
大学物理49直流电桥测电阻
大学物理49直流电桥测电阻
直流电桥测电阻是一种根据欧姆定律测量电阻的方法，该方法使用一个四臂电桥电路来测量未知电阻的电阻值。
在这个电路中，一个固定的电阻器和一个可调的变阻器被连接在两个并联的电阻器中，这两个并联电阻器合在一起被称为“待测电阻器”。
测量开始时，变阻器的电阻值被调整以达到平衡状态。
平衡状态是指在该状态下，通过待测电阻器中的电流为零，且电路中的所有电位差相等。
此时，根据欧姆定律，待测电阻器的阻值等于标准电阻器和变阻器之和。
因此，通过调整变阻器的电阻值，我们可以确定待测电阻器的电阻值。
这种测量方法的精度取决于平衡状态的准确度，因此，仔细的电路调整和精确的电阻值读数是至关重要的。
此外，值得注意的是，在这种测量中，电路中的电流应尽可能小，以避免产生热效应和电阻值的变化，因为电流的增加会导致电路中的电阻值明显增加。
总之，直流电桥测电阻是一种有效的测量电阻值的方法，它具有精确度高、使用方便等优点，在实验中得到广泛使用。
直流电桥测电阻实验报告
直流电桥测电阻实验报告实验目的本实验的目的是通过直流电桥方法测量给定电阻的阻值，并熟悉电桥的工作原理和使用方法。
实验原理直流电桥是一种广泛应用于测量电阻的仪器。
其基本原理是利用电桥平衡条件来测量待测电阻的阻值。
一个典型的直流电桥由四个电阻组成，分别是R1、R2、R3和Rx。
其中R1和R2称为标准电阻，R3称为电位器。
电桥的基本工作原理是通过改变电位器的电阻，使电桥两对端电压为零，即平衡状态。
根据直流电桥的平衡条件公式可得：R1 / R2 = Rx / R3通过这个公式，可以求解出待测电阻Rx的阻值。
为了提高测量的准确性，通常会取多个平衡点进行测量，并取平均值作为最终结果。
实验步骤1.按照实验要求，搭建直流电桥电路。
2.通过调整电位器，使得电桥两端电压为零，记录下此时电位器的阻值。
3.重复步骤2，至少取三组平衡点，记录下每次电位器的阻值。
4.计算每次测量得到的待测电阻Rx的平均值。
5.比较测量结果与标准值，计算误差并分析原因。
实验数据和结果下表是实验中测量得到的数据：测量次数电位器阻值(Ω)待测电阻Rx (Ω)1 100 1002 105 1053 98 98根据上表数据，计算得到待测电阻 Rx 的平均值为101.00 Ω。
计算误差和分析假设标准值为100 Ω，根据测量结果与标准值的差异计算出相对误差：误差 = | (测量值 - 标准值) / 标准值 | × 100%= | (101.00 - 100) / 100 | × 100%= 1%从计算结果可以看出，测量结果的误差为 1%。
这种误差可能来自于实验中存在的一些不确定因素，比如接线不良、电源波动等。
结论通过直流电桥方法测量得到的待测电阻 Rx 的阻值为101.00 Ω，相对误差为 1%。
这个结果与预期的标准值接近，说明实验的准确性较高。
但仍需注意实验中存在的不确定因素，以提高测量结果的可靠性。
实验总结本次实验中，我们通过搭建直流电桥电路并调整电位器，成功测量了给定电阻的阻值。
直流电桥测电阻实验原理
直流电桥测电阻实验原理
直流电桥是一种用于测量电阻值的精密仪器，通常用于测量电阻器、导线和其他电阻元件的阻值。
其原理基于基尔霍夫电桥定律，该定律表明，在电桥平衡状态下，电桥的两边电压相等，可以用来计算未知电阻的值。
下面是直流电桥测电阻的基本原理：
1.电桥平衡条件：直流电桥包括四个电阻元件，通常分为两对。
一对电阻（称为比较电阻）连接在电桥的两边，另一对电阻是
未知电阻和已知电阻（标准电阻）。
电桥的两侧分别连接到电源，并通过电流测量仪表来测量电流。
2.平衡状态：调节电桥中的已知电阻，以使电桥处于平衡状态。
在平衡状态下，电流测量仪表的指针不偏转，电桥的两侧电压
相等。
3.电桥定律：根据基尔霍夫电桥定律，电桥中的电流和电阻之间
存在如下关系：
未知电阻/ 已知电阻= 电桥的另一对电阻（比较电阻）之比
这可以表示为：R_x / R_1 = R_3 / R_2
其中，R_x 是未知电阻的值，R_1 和R_2 是已知电阻的值，R_3 和R_4 是比较电阻的值。
4.测量未知电阻：通过已知电阻和比较电阻的值，以及在电桥平
衡状态下测得的电流值，可以计算出未知电阻的阻值。
公式如
下：
R_x = (R_1 * R_3) / R_2
其中，R_x 是未知电阻的值。
总结来说，直流电桥测电阻的原理是基于基尔霍夫电桥定律，通过比较已知电阻和未知电阻之间的电流平衡条件，计算未知电阻的阻值。
这个方法提供了一种精确测量电阻值的方式，特别适用于实验室和工程应用中对电阻值精度要求较高的情况。
直流电桥测电阻
1. 惠斯登电桥测电阻
电阻真实值如下表：
根据观察得出，对于R_A 和R_B ，当R_1/R_2=1：100时，R_A 和R_B 测得误差最小；对于R_C ，当R_1/R_2=1：1时，R_C 测得误差最小.
相对不确定度计算如下： u_(R_1)=R_1/1000 ； u_(R_2)=R_2/1000 ； u_R 根据实验课本上计 算方法可得 ； 最后根据公式合成 ， u_r=
√(u_(R_1)R_1)2+(u_(R_2)R_2)2+(u_R R
)2
2
2. 四端法测电阻
记录数据如右表格
根据上图回归分析，
得出斜率值：
K=0.07
又因为标准电阻值为1Ω，所以待测电阻的数值极为斜率值，有：
R_x=0.07 Ω
Coefficients Intercept -0.06716386 X Variable 0.070099551
对实验结果中的现象或问题进行分析、讨论：
1.在测量中，电桥本身会带来误差，如电压不太稳定、检流计事先没有调好零
点、检流计灵敏度不高以及线路电流较大等诸多因素，都有可能造成测量值与实际值有很大偏差。
2.在不同的电桥桥臂比例下，测出的未知电阻阻值不同，主要原因与电压表的
灵敏度有关。
3.四段法测电阻中，采取了通过图像求电阻的方法，减小了误差。
大学实验物理直流电桥测电阻
四个旋钮才都用上，使电桥的平衡精细到四位有效数 字。若采用内插法精确判断平衡，可获得五位有效数 字，（此例若选C=0.1，用这只电阻箱能把桥调平衡 吗？若选C=10，R0可获得几位有效数字？）可见正
确选取倍率C，可提高测量精度。
大学实验物理
直流电桥测电阻
• 测量精度的提高
• 电桥灵敏度与测量精度
• 本实验中使用的AC5/Ⅱ型指针式检流计，其电流常 数约为10-6A/格，当通过它的电流小于10-7A时，指 针的偏转小于0.1格，我们很难觉察出来，仍认为电 桥处于平衡态，从而给测量带来误差。对此，我们引 入电桥灵敏度的概念，定义为：
• •
• 本实验所讨论的是直流单臂电桥。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；测量高阻（106～1012Ω）则用专门的高 阻电桥或冲击法等测量方法。
大学实验物理
直流电桥测电阻
实验主要目的
• 1.掌握电桥测量电阻的原理和方法。
• 2.了解电桥的灵敏度，学习适当的选 择实验条件，减小系统误差。
S n RX
或
S
n R0
RX
R0
大学实验物理
直流电桥测电阻
若忽略电源内阻，其表达式为：
S
K[(R
a
Rb
R0
E RX ) (2
Rb R0
RX Ra
)Rg ]
式中K、Rg分别为检流计的电流常数和内阻。由此式可见，适当提 高电源电压E、选择电流常数K和内阻Rg适当小的灵敏检流计、适 当减小桥臂电阻（Ra+Rb+R0+RX）、尽量把桥臂配置成均压状态 （即四臂电压相等），使上式中的（2+值最小，这些对提高电桥灵 敏度均有作用，但需根据具体情况灵活运用
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1. 在实验前对检流计进行机械调零，使不通电时指针指向零点。 2. 注意检流计的偏转情况，如偏转太大，应立刻松开按钮 B0、G1， 根据偏转方向调节电桥各臂， 使检流器指示为零， 电桥达到平衡。 3. 尽量减少导线的连接点，如板式电桥 Rx、Rs 一端导线可均连至 C 点。 4. 板式电桥保护电阻尽可能小，使过电桥的电流大，增加检流计的 灵敏度。 5. 以 QJ-23 型直流电阻电桥求电阻时，适当调节 L1/L2 的值，使调节 电阻的四个按钮都用上。 【习题解答】
L2/cm
①33.10 ②18.90 ③13.50 ④43.80
①49.90 ②32.10 ③24.00 ④59.80
①60.10 ②41.70 ③32.50 ④69.80
①66.90 ②49.00 ③39.20 ④75.10
①71.70 ②54.50 ③44.70 ④78.50
①Rx1 的电阻②Rx2 的电阻③两电阻串联的电阻④两电阻并联的电阻
表三以 QJ-23 型直流电阻电桥求电阻
测量项目 Rx1 Rx2 串联 并联 l1/l2 0.01 0.1 0.1 0.01 读数/Ω 9970 2103 3115 6570 测量结果/Ω 99.70 210.3 311.5 65.70
【数据处理与结果表达】
用板式电桥测电阻时 对于 Rx1， 标准差= U= ������������1
2 ������������ −������ 2 5 =0.74175Ω=Ua1， Ub1=0.01*100=1Ω， ������ =1 4
+ ������������1 2 =1.245Ω
������������ −������ 2 5 =1.44741Ω=Ua2, ������ =1 4
对于 Rx2，标准差= U= ������������2
2. 用 QJ-23 型直流单臂电桥测量电阻 （1） 调节好检流计的机械零点。 （2） 将待测电阻接在 X1、X2 上。 （3） 将比例臂 V 和比较臂 I、II、III、IV 调节到适当位置，使电桥在 接近平衡位置的状态下使用。 （4） 先按下电源按钮 B0，再按下检流计按钮 G1，特别注意检流计 的偏转情况，如偏转太大，应立刻松开按钮 B0、G1，根据偏转 方向调节电桥各臂，使检流器指示为零，电桥达到平衡。 （5） 按下 B0、G0，记录各臂的读数。 （6） 分别测量两电阻各自的电阻值，以及两电阻串联、并联的电阻 值，记录于表中。
如图，若将对角线的接线对换，则在平衡状态下，有 Rx/R1=Rs/R2 Rx=R1Rs/R2 注意到 Rx 的表达式与对换之前是一样的。
由于以 QJ-23 型直流电阻电桥测得比较准，故可以把表 3 数据作 为电阻的真实值 对于 Rx1，绝对误差=（R-R3x1）=0.05Ω 相对误差率=（R-R3x1）/R3x1*100%=0.05% 对于 Rx2，绝对误差=（R-R3x2）=0.2Ω 相对误差率=（R-R3x2）/R3x2*100%=0.09% 对于串联，绝对误差=（R-R3 串）=0Ω 相对误差率=（R-R3 串）/R3 串*100%=0.00% 对于并联，绝对误差=（R-R3 并）=0.14Ω 相对误差率=（R-R3 并）/R3 并*100%=0.21%
图2
【实验内容与步骤】 1. 用板式电桥测电阻 （1） 按图 2 接好线路，Rs 最好选择与待测电阻接近的标准电阻，R 取较小的电阻，Rk 先调至最大。检流计 C 点接好后，滑动头 D 点先不要按下。 （2） 合上电源开关 K，按下滑动头 D，观察检流计 G 的偏转情况。 若偏转过大， 则赶快松手， 在偏转不太大的情况下， 按下 D 点， 在电阻丝上滑动，找出平衡点。 （3） 将 Rk 调至最小，找出更为精确的平衡点，记下 l1、l2. （4） 改变 Rs 的值，用同样的方法，测量 5 次，将记录的数据填入表 格中。 （5） 用同样的方法测量第二个电阻，取五组数据。 （6） 以上面的步骤测量两电阻串联之值。 （7） 以上面的步骤测量两电阻并联之值。 （8） 测量完后先断开滑动头与电阻丝的接触，再断开电源开关 K。
2
Ub2=0.01*100=1Ω
+ ������������2 2 =1.759Ω
������������ −������ 2 5 ������ =1 4
对 于 串 联 ， 标 准 差 = Ub2=0.01*100=1Ω U= ������������2
2
=1.3583Ω=Ua3 ，
+ ������������2 2 =1.687Ω
【误差分析】
（1） 系统误差： ①仪器误差： 1.板式电桥上的米尺上的刻度标定无法绝对均匀，米尺无法精确为一
米长。 2.检流器指针无法在电流为 0 时精确指向偏转之前的位置。 3.导线连接点过多影响接触点的电阻。 ②理论误差 理论上忽略导线电阻，但导线等元件带有一定的电阻，影响各支路上 电阻的总阻值。 （2） 随机误差： ①在米尺上读数时精确到毫米级，毫米以下只能近似估读。 ②温度、湿度等影响实验时的元件电阻。
表二由上表数据计算得
项目 Rx1/Ω Rx2/Ω 串联/Ω 并联/Ω 数据 1 100.1 212.6 312.4 64.22 数据 2 100.4 211.5 311.7 67.22 数据 3 99.58 209.7 311.5 64.90 数据 4 98.95 209.2 310.2 66.31 数据 5 98.68 209.7 309.3 66.56 平均 99.65 210.5 311.5 65.84
实验报告：直流电桥测电阻
物理科学与技术学院 13 级弘毅班 吴雨桥 2013301020142 【实验目的】 (1) 掌握单臂直流电桥测电阻的原理及测量方法。 (2) 了解双臂电桥测量低值电阻的原理及测量方法。 【主要实验器材】 板式滑线电桥一套、QJ-23 单臂电桥一台、AC/15/5 型检流器一 台、微安表一个、电池一个、稳压电源一台、标准电阻 2 个。 【实验原理】
图1
直流单臂电桥的基本电路原理图如图 1 所示。R1、R2、Rx、Rs 为四个电阻，构成电桥的四个臂，其中 Rx 为待测电阻，常称为测量 臂；Rs 为已知电阻，称标准电阻，常称比例臂；R1、R2 也为已知电 阻，常称比较臂。在 A、B 对角线间接电源、限流电阻、开关，在 C、
D 对角线间接检流计、 保护电阻和开关。 当接通两个开关时， R1、 R2、 Rx、Rs、检流计 G 上分别有电流 I1、I2、Ix、Is、Ig。适当的调节各臂 的电阻值， 可使得检流计电流 Ig 为 0， 即可调得 C、 D 两点电位相等， 此时称电桥达到了平衡。当电桥平衡时，由 Ig=0，即 Vc=Vd，可知 Uad=Uac，Ubd=Ubc I1=I2,Ix=Is 由欧姆定律得 IxRx=I1R1 IsRs=I2R2 由上式可得 Rx/Rs=R1/R2 即 Rx=R1Rs/R2 单臂电桥中最简单而又直观的是板式电桥， 如图 2 所示是一种板式滑 线电桥。AB 是一均匀的电阻丝，固定在一米尺上，D 点可在 AB 上滑 动，CD 间接有检流计 G，Rs 为标准电阻，Rx 为待测电阻，AB 端接有 电池、 保护开关 K、 限流电阻 R(R 调节工作电流用)， D 把 AB 分成 AD、 DB 两段电阻丝，对应长度为 l1，l2，组成比例臂。选定 Rs，调节 D 点位置，使检流计电流为零，电桥达到平衡，C、D 两点电位相等， 有 Rx=l1Rs/l2
图3
【实验数据】
表一以板式电桥测电阻
Rs/Ω L1/cm 50.00 ①66.90 ②81.10 ③86.50 ④56.20 100.00 ①50.10 ②67.90 ③76.00 ④40.20 150.00 ①39.90 ②58.30 ③67.50 ④30.20 200，00 ①33.10 ②51.00 ③60.80 ④24.90 250.00 ①28.30 ②45.50 ③55.30 ④20.90
对 于 并 联 ， 标 准 差 = Ub4=0.01*100=1Ω U= ������������2
2ห้องสมุดไป่ตู้
������������ −������ 2 5 ������ =1 4
=1.2401Ω=Ua4 ，
+ ������������2 2 =1.593Ω
综上所述，板式电桥测得 Rx1=99.65±1.245Ω Rx2=210.5±1.759Ω 串联电阻=311.5±1.687Ω 并联电阻=65.84±1.593Ω