惠斯通电桥法测电阻ppt课件
《惠斯登电桥测电阻》课件
实验结果可靠性分
析
通过重复实验、对比不同实验条 件下的结果等方式，对实验结果 的可靠性进行了评估。
结果与理论值比较
将实验结果与理论值进行了比较 ，分析了实验结果与理论值的差 异及原因。
结论总结
实验结论
根据实验结果和分析，得出了关 于惠斯登电桥测电阻的结论，包 括电桥的平衡条件、测量精度等
《惠斯登电桥测电阻》ppt课件
contents
目录
• 惠斯登电桥测电阻的原理 • 实验器材与操作 • 数据处理与误差分析 • 实验结果与结论 • 实验思考与拓展
01
惠斯登电桥测电阻的原理
惠斯登电桥的构成
电源提供稳定的直流电压或 直流电流。
惠斯登电桥由电源、开关、 可调电阻、比较臂和被测电
阻组成。
03
数据处理与误差分析
数据处理方法
平均值法
对多次测量的数据进行平 均，以减小随机误差。
差分法
通过对比不同条件下测量 结果的差异，消除系统误 差。
曲线拟合法
将测量数据与已知理论曲 线进行拟合，找出最佳拟 合参数。
误差来源分析
测量仪器误差
测量设备的精度限制和老化等因素可能导致误差。
环境因素பைடு நூலகம்差
温度、湿度、气压等环境因素的变化可能影响测量结果。
调节电桥平衡
通过调节比较臂和测量臂的电 阻值，使电桥达到平衡状态。
数据记录与处理
将实验数据记录在实验报告中 ，并进行数据处理和分析。
实验注意事项
01
02
03
注意安全
实验过程中应避免触电或 短路，确保电源开关处于 关闭状态。
用惠斯通电桥测量中值电阻
4.实验误差
① 交换法(互易法)减小和修正自搭电桥系统误差
当R2=R3时,将平衡电桥中的R2、R3互换,调节R4使G无电流,此 时的R4记为R4反，则有：
R1(Rx )＝R R32R4＝CR4
R4＝R4正R4反
1.电桥平衡的条件是什么？ 2.电桥灵敏度与哪些因素有关？如何提高灵
敏度？灵敏度是否越高越好？
谢谢观赏
勤能补拙，学有成就！
2021/11/10
16
这样就消除了R2、R3造成的误差，这种方法称为交换法。
{实验仪器
待测电阻，滑线电阻，电阻箱，检流计，电源， 直流单臂电桥
使用时应注意： 1.在使用前，注意机械调零 2.检流计在使用时，要密切关
注指针不能偏转太大！
{实验内容与步骤
1. 自组惠斯通电桥测中值电阻
R1(Rx)
① 按图接线； ② 预置：E=3V，C=1(R2=R3=1kΩ), R1=R4; ③ 按照先粗后细的方法，逐步逼近，调节
1. 惠斯通电桥的结构
B
R1(Rx)
I1
A
G
I2
R4
D
R2
桥 臂： 四个电阻 R1(Rx)、R2、R3 和 R4
C工作电源：E
E
K
图1 惠斯通电桥结构图
2. 惠斯通电桥测量电阻的物理思想
R1(Rx)
一般情况： 当闭合K时，G中有电流 电桥平衡时：当闭合K时，G中无电流
在平衡情况下,由于检流计中无电流 通过，B、D两点的电势相等
R4，使检流计指数为0，记下R4正 ； ④ 然后改变R4，使检流计指针左右偏5小格，
用惠斯通电桥测电阻课件
【实验目的】
• 1．了解桥式电路的基本结构及测电阻的
原理
• 2．掌握桥式电路的连接和调节电桥平衡
的方法
• 3．学会用自组电桥和箱式电桥测电阻
【实验仪器】
旋转式电阻箱，检流计，滑
线变阻器，比例电阻盒，待
测电阻盒，开关，直流稳压
电源。
QJ-23型箱式电桥
【实验原理】
• 如果将待测电阻Rx与标准电阻并联到电
• 11.检流计指针偏向一边：原因可能是电桥 的比率臂（倍率）选得不恰当。若是比率臂
选择不当，则改变比率臂的值就能使指针偏 向另一边。如果不论比率臂和比较臂Rs取什 么值，指针总向一边偏转。设电流总是从D 流向B，则四个桥臂中必是有一个桥臂断开， 或者两个正对的桥臂同时断开。这种故障只
要用一根完好的导线就可能检查出来（检查 前必须先增大Kn的值，以减小电路的工作 电流）。
• 检流计的误差公式：
‘仪
0.2CRs n
，式
中C为倍率，ΔRs为电桥平衡后刻度盘示值
的微小改变量；Δn为改变ΔRs后检流计指
针偏离平衡位置的格数。根据箱式电桥的
不确定度公式，求出各自的不确定度，并
写出结果表达式。
【实验教学指导要点】
• 1．自组电桥接线时，应先接四个桥臂，
再接桥支路，最后接入电源。 • 2．用电桥测电阻之前，必须先用万用表
• 为了测量方便，箱式电桥上、比例系数 C= R1/R2取成固定比率(倍率)。测量时 先确定C，然后调节Rs使电桥平衡，由 公式Rx= CRs得到测量结果。
【实验内容及步骤】
• 一．用自组电桥测电阻 • 1．合理布置仪器，按线路图接线，打开
工作电源，调输出电压为5.0V。
• 2．取R1::R2=1:1，用万用表粗测Rx值 ( RX ≈20Ω)，调 Rs≈Rx，并使Rn阻值最 大。接通电源，合闸刀K1，用万用表检 测AB和AD两电压，调Rs使之约等；点 按检流计电计钮，调Rs使电桥平衡(检流 计无电流通过)。调Rn阻值最小，合闸刀 K0(使保护电阻短路)，再次点按检流计 电计钮，微调Rs使电桥完全平衡，记Rs 的示值（即Rx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。
惠斯通电桥法测电阻
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
惠斯通电桥法测电阻
QJ23型直流电桥
表（1）不同倍率档的测量范围与相对不确定度
倍率K
范围（ ） 相对不确定度
0.001 〈9.999 2%
0.01 〈99.99 0.5%
0.1 〈999.9 0.2%
1 〈9Байду номын сангаас99
10 〈99.99K
100 〈999.9K
1000 9.999M 2%
0.5%
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。
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 的灵敏度最高，由于灵敏度限制而引起的误差最小。为此测量时 可先将D点放在电阻丝的中点，改变R0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。
2、电桥平衡
则
IG=0
UAC=UAD UCB=UDB
由欧姆定律得：
I x Rx I1R1
I 0 R0 I 2 R2
检流计中无电流流过，故 整理得：
I1 I 2 I X I 0
或
RX R1 R0 R2
R1 RX R0 R2
R0
称为比较臂，所以
通常称 R1 R2 为比例臂，而
电桥由桥臂、检流计和电源三部分组成。
惠斯通电桥测量电阻
费宏明
电桥法测电阻PPT
实验结束后电桥选择“断”，粗细按钮松开，电子检流 计旋到“表头保护”挡位。
电阻的分类
中电阻： 10- 106 Ω
特点：测量方法最多
高电阻： 107- 1018 Ω
特点：电流太小
低电阻： 10-7- 1 Ω
特点：电压太小；导阻、中阻、高阻
短路：使指针在平衡位置，快速稳定 电计：接通电路，进行计量（测量） 制动拨钮，指针固定 使用前先调零
测量数据
要记录有效数字，不起作用的旋钮读数不算有效数字 要记录原始数据，如刻度数、格数等，不要直接记录长度或电流电压等
实验结束按原样整理仪器
注意事项
2 u ( RX ) u 2 ( R ) u ( RX ) X 仪 灵
2
2
2
2
u灵 (R X )
合成不 确定度
电桥法——单电桥测中值电阻
QJ45型箱式电桥
C R2 I2 A I1 I R1 D E S1 Ig RN B RX
RX=CRN——C选取原则： 使RN取最多有效数字
仪 a%( R x R0 ) 10
G
S2
2.灵敏度
R n n S 2 RX R1RN
灵 0.2 S
探究电桥灵敏度 和哪些因素有关
惠斯通电桥
3.不确定度
传递公式
R X RN R N
灵 (R X ) 3 0.2 S 3 0.2 R1 R N 3R2 n
u仪 (R X ) RX
仪 (R u仪 (R 1 u仪 (RN ) 1 仪 (RN ) N ) N) 2 RN 2 3R N R N 3R N
实验11 惠斯通电桥测电阻
实验五用惠斯登电桥测电阻实验目的1．掌握用惠斯登电桥测电阻的原理；2．学会用箱式电桥测电阻的方法；3．学会测量电桥灵敏度的方法，并了解提高电桥灵敏度的途径。
实验仪器电阻箱三只，直流电源，自组惠斯登电桥实验板，检流计等。
实验原理“电桥”是很重要的电磁学基本测量仪器之一。
它主要用来测量电阻器的阻值、线圈的电感量和电容器的电容及其损耗。
为了适应不同的测量目的，设计了多种不同功能的电桥。
最简单的是单臂电桥，即惠斯登电桥，用来精确测量中等阻值（几十欧姆至几十万欧姆）的电阻。
此外还有测量低阻值（几欧以下）的双臂电桥，即开耳文双电桥；测量线圈电感量的电感电桥；测量电容器电容量的电容电桥；还有既能测量电感又能测量电容及其损耗的交流电Array桥等。
尽管各种电桥测量的对象不同、构造各异，但基本原理和思想方法大致相同。
因此，学习掌握惠斯登电桥的原理不仅能为正确使用单臂电桥，而且也为分析其他电桥的原理和使用方法奠定了基础。
惠斯登电桥的原理如图5－1所示。
图图5－1惠斯登电桥原理图中ab、bc、cd和dc四条支路分别由电阻R1（R x）、R2、R3和R4组成，称为电桥的四条桥臂。
通常。
桥臂ab 接待测电阻R x，其余各臂都是可调节的标准电阻。
在bd两对角间连接检流计、开关和限流电阻R G 。
在ac 两对角间连接电池、开关和限流电阻R E 。
当接通电键K E 和K G 后，各支路中均有电流流通，检流计支路起了沟通abc 和adc 两条支路的作用，可直接比较bd 两点的电势，电桥之名由此而来。
适当调整各臂的电阻值，可以使流过检流计的电流为零，即I G ＝0。
这时称电桥达到了平衡。
平衡时b 、d 两点的电势相等。
根据分压器原理可知)15(212-+=R R R U U acbc)25(433-+=R R R U U acdc平衡时，433212R R R R R R U U dc bc ++=＝即 整理化简后得到)35(4321-x R R R R R ＝＝由（5－3）式可知：待测电阻R x 等于R 2／R 3与R 4的乘积。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
可先将D点放在电阻丝的中点，改变R0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。
8
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
9
2、 用箱式电桥测电阻
惠斯通电桥测量电阻
费宏明
1
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。
2
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
3
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-电源按钮开关B；4-检流计；5检流计调零旋钮；6-检流计接线柱(使用内附检流计时，将“外接”接线柱 短路。从“外接”接线柱接入外接检流计时，将“内接”接线柱短路)；7-
0.5%
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。
外接电源接线柱(使用内附电源时，该接线柱悬空)； 8-比例臂；9-比较臂。
10
QJ23型直流电桥
11
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
相对不确定度 2%
❖ 换另一个待测电阻，仿照上述步骤再次测量。
12
数据记录
待测电阻
倍率
相对不确定度
13
不确定度计算
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
14
Rx
R1 R2
R0
L1 L2
R0
L1 L L1
R0
7
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
电桥由桥臂、检流计和电源三部分组成。
5
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。
6
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
4
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