实验9直流单臂电桥惠斯登电桥
大学物理实验报告之直流单臂电桥实验报告
实验题目：直流单臂电桥一. 实验目的：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. 实验原理：1.直流单臂电桥适用范围：测量中等电阻（10~105Ω）2.推导测量公式：电桥平衡时：R a I a=R b I b R x I x=R0I0Ia=Ix I b=I0所以R x=R aR b R0令c=R aR b,则R x=CR03.画出实验电路图：4.比例臂倍率如何适当选取：让比较臂R0电阻旋钮调节的有效位数尽量多，来提高测量精度。
本次实验使用的是四钮电阻箱，要使倍率能读取四位有效数字。
5.电桥灵敏度的概念及与哪些因素有关：通过电流计的电流小于其分辨率δ时，我们不能判断电桥是否偏离平衡，仍认为电桥处于平衡态，这样会带来误差，因此引入电桥灵敏度的概念：S= ΔIΔR x/R x或者S=ΔIΔR0/R0，由基尔霍夫定律推出的表达式：可知，电桥灵敏度S与电源电压的大小E、直流数显微电流计的电流常量K和内阻R g、桥臂电阻，四臂电压关系有关。
由此式可见适当提高电源电压的大小E，选择适当小的电流常量K和内阻R g的直流数显微电流计，适当减小桥臂电阻（R a+R b+R0+R x），尽量将桥臂配置成均压状态。
但具体情况具体方法，兼顾考虑倍率C和灵敏度S的选择。
6.什么是换臂法：C=1时，将Ra 与 Rb 交换可以完全消除倍率C的误差。
两次平衡臂数据分别为R0'和R0''，则R x=√R0′·R0′′≈12(R0′+R0′′)三. 操作步骤：1.测量未知电阻R1（约1200Ω）及S1(1)连接电路，选择Ra=100Ω Rb =100Ω（则C=1），连接电阻箱最大阻值范围，并将其阻值调制最大值。
(2)将支流数显微电流计调零校准。
(3)将电源电压从0调至合适电压（1~3V），按开关观察直流数显微电流计是否超量程，判断电路连接是否有误，无误则开始测量，调节电阻箱至直流数显微电流计示数为0，达到电桥平衡，记下电阻箱示数R0。
实验九 惠斯登电桥测电阻
实验九 惠斯登电桥测电阻简介电桥法是电学的基本测量方法之一，它是测量电阻的很重要也是应用最为普通的一种方法。
利用桥式电路制成的电桥是一种用比较法进行测量的精密仪器，它在电测技术中应用十分广泛，可以用来测量电阻、电容、电感、频率、温度、压力等许多物理量。
电桥有多种类型，惠斯登电桥（单臂电桥）是其中的一种，它通常用来精确测量10～108Ω的中值电阻。
实验目的1．掌握惠斯登电桥测量电阻的原理和使用方法。
2. 学习用交换法消除自搭电桥的系统误差。
3．学习用箱式惠斯登电桥测电阻。
4. 直流电桥的灵敏度及影响它的因素 仪器及用具箱式惠斯登电桥，指针式检流计，滑线变阻器，电阻箱，稳压电源，待测电阻，开关等。
实验原理 1.单臂电桥原理如右图所示，将四只电阻x R 、0R 、 1R 、2R 接成一个四边形，在对角A 、B 两点连接直流电源，在另一对角C 、D 之间接入检流计，这就构成了惠斯登电桥（单臂电桥）。
四边形的每一条边称为电桥的桥臂。
由于G 所在的这条支路好象是ACB 和ADB 两条并联支路的“桥”，所以称为电桥。
故 AD AC U U = DB CB U U =根据欧姆定律有：043R I R I X = 2211R I R I = 因为 31I I = 42I I = 以有R XR 0201R R R R X =021R R RRx = 通常称21,R R 为比例臂， 0R 为比较臂，而X R 称为测量臂。
电桥法测电阻的实质，是用已知电阻和未知电阻相比较而得出未知电阻，这是一种比较测量法，故电桥法是一种比较仪器。
由于一般标准电阻可以做得比较精细，灵敏电流计可检测mA 至μA 甚至更小的电流，故电桥法测电阻可以达到很高的精确度。
在图中，与检流计串联的电阻R G 为检流计的保护电阻。
在电桥调节平衡的过程中，先使R G 取较大的值，以免较大的电流通过检流计，随着电桥逐渐趋于平衡，R G 的值可适当减小直到为零。
(整理)惠斯通电桥实验
实验3 惠斯通电桥测量电阻常用伏安法和电桥法。
由于伏安法测量中电表的内阻会对测量带来附加误差，测量精度受到限制。
电桥是用比较法测量电阻的仪器，电桥测量的特点是灵敏、准确和使用方便。
电桥分为直流电桥和交流电桥两大类。
电桥不但可以测量电阻、电容、电感，还可以通过测量传感器的电阻变化，间接测量温度、压力、应变、真空度和加速度等非电学量，所以被广泛应用于现代工业自动控制，非电量电测法中。
直流电桥又可分为平衡电桥和非平衡电桥。
平衡电桥采样调节电桥平衡测量待测电阻值，主要用于测量处于稳定状态的物理量；非平衡电桥直接测量电桥的输出，通过计算得到物理量的值，非平衡电桥主要用于测量处于变化状态的物理量。
本实验的惠斯通电桥为直流电桥，又名直流单臂电桥，主要用于测量中等数量级电阻（161010Ω-Ω量级），虽然它的这种功能在生产和科研的大多数场合中已被其他仪器（如万用表）所取代，但是电桥电路却在自动检测，自动控制等多个领域得到广泛应用。
因此，本实验不仅是要学会组装电桥测量电阻，了解基本实验方法——平衡法和比较法，更重要的是通过测量电阻掌握调整电桥平衡方法，从而了解平衡电桥的基本特性，为在自动控制以及检测电路中应用电桥电路打下一个良好基础。
对于低电阻（611010-Ω-Ω量级）的测量，要考虑其接触电阻、导线电阻的影响，应使用开尔文电桥即直流双臂电桥，对于高电阻（710Ω量级）则可考虑用冲击电流计等方法。
【实验目的】1. 掌握惠斯通电桥的结构特点和测量电阻的原理。
2. 练习按电路图连接线路。
3. 掌握调整电桥平衡的方法。
4. 研究电桥灵敏度。
5. 学习系统误差的分析方法,初步掌握消除和减小部分系统误差的方法。
【实验原理】1. 惠斯通电桥的结构及测量原理 （1）惠斯通电桥的结构图1是惠斯通桥的结构图。
4个电阻120,,,x R R R R 连成四边形，称为电桥的4个臂，其中12,R R 称为比例臂，x R 为待测臂，0R 为比较臂。
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。
1.什么是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。
2.直流单臂电桥的工作原理被测电阻RX和标准电阻R2、R3、R4 组成电桥的4个臂，接成四边形，在四边形顶点cd间接入检流计P，在另一-对顶点ab间接入电池E,在测量时按下按钮SB接通电源，调节标准电阻R2、R3、R4 使检流计指示为0，则c点电位和d点电位相等，且I1=I2，l3=I4,因此：Uab=Ucd即I1RX=I4R4Ucb=Udb即I2R2=I3R3两式相比的：Rx =R4*R2/R3电阻R2和R3的比值通常配成固定的比例，称为电桥的比率臂，电阻R4称为比较臂。
在测量时，首先选取一定的比率臂，然后调节比较臂使电桥平衡，则比率臂倍率和比较臂读数值的乘积就是被测电阻的数值。
电桥是比较精密的测量仪器，如果使用不当，会影响测量结果及损坏仪器。
用电桥测量电阻时，不准带电测量。
3.直流单臂电桥的使用方法(1)使用前先将仪器放置水平，把检流计锁扣打开，应用零位调节器把指针准确调至零位。
(2)用短的较粗连接导线将被测电阻接人，接头应接触紧密。
(3)估计被测电阻大致的数值，选择合适的倍率，然后用各个旋钮调节，使每只旋钮有可读数以保证被测电阻的准确。
(4)进行测量时，应先按下电源按钮，经过一-定时间后再按下检流计P按钮，此时检流计偏转，若发现检流计指针向“+”方向偏转，应增大比较臂电阻，反之，若检流计指针向“-”方向偏转，应减少比较臂电阻。
如此反复调节比较臂电阻直至检流计指针为零，此时被测电阻=比率臂x比较臂电阻。
(5)测量电感线圈的直流电阻时，先按下电流按钮后按下检流计按钮。
测量完毕，先松开检流计按钮，后松开电源按钮，以免被测线圈产生自感电压而损坏检流计。
惠斯登电桥实验报告
惠斯登电桥实验报告引言惠斯登电桥是一种经典的电路实验装置，用于测量电阻值。
本实验主要目的是通过组装和使用惠斯登电桥，测量未知电阻的值，并了解电桥的原理和工作过程。
实验材料•惠斯登电桥装置•电源•电阻箱•万用表实验步骤步骤一：组装电桥装置1.将惠斯登电桥装置放在实验台上，并确保各个连接线都正确连接。
2.将电源与电桥装置相连。
步骤二：调节电桥平衡1.将未知电阻与电阻箱相连，确保连接稳固。
2.打开电源，并调节电阻箱中的电阻值，使得电桥平衡。
步骤三：测量电桥平衡点1.使用万用表测量电桥平衡时的电压值，并记录下来。
2.重复几次测量，确保结果的准确性。
步骤四：计算未知电阻值1.根据测得的电桥平衡时的电压值，利用电桥公式计算未知电阻的值。
2.确保计算过程中的单位一致性，以确保结果的准确性。
实验结果与讨论根据实验步骤中的操作，我们成功地组装了惠斯登电桥装置，并通过调节电阻箱中的电阻值，使得电桥平衡。
在测量电桥平衡时的电压值后，我们计算出了未知电阻的值。
实验中可能存在的误差来源主要来自于电桥平衡时的电压值的测量精度以及电阻箱本身的误差。
为了提高实验结果的准确性，我们可以采取以下措施：1.使用更精确的测量仪器来测量电桥平衡时的电压值，例如数字万用表。
2.检查电阻箱的准确性，并校准或更换不准确的电阻箱。
3.重复实验几次，取平均值以减少随机误差的影响。
结论通过本次实验，我们成功地使用惠斯登电桥测量了未知电阻的值。
实验结果的准确性受到测量精度和电阻箱误差的影响。
为了获得更准确的结果，我们可以采取一些措施来减小误差。
惠斯登电桥作为一种常用的电路实验装置，在实际应用中具有广泛的用途。
实验名称 惠斯登电桥测电阻
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、实验基本介绍电桥就是一种比较式仪器,就是很重要得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与直流电桥,也可分为单臂电桥与双臂电桥;按工作状态可分为平衡电桥与非平衡电桥。
惠斯登电桥称为单臂电桥,就是最常用得直流电桥,主要用于低电阻得测量。
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、准确度高与使用方便等特点。
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 点得位置就可以改变R 1/R 2(即比例系数K )得比值。
例如将倍率开关b置于“102”时,便有120.9998.90281.009409.09409.0981.0091008.9020.999R R +++++==+ 实验中R x 得误差主要取决于R s ,而不就是R 1/R 2得比值。
从图2可知,比较臂R s 由四只可变得标准电阻相互串联,其总阻值可达9999。
所以该电桥可测量1~9999000范围内得电阻,基本量程为100~99990。
图3为QJ23型箱式电桥面板示意图。
面板中下部有四个标有“”、“”、“”与“”得旋钮,就是用来调节比较臂R s 得,调节范围为0~9999。
使用与读取方法同电阻箱。
面板右下角得“R x ” 接线柱就是用来联接被测电阻得;左侧上方得“+E-”用于联接外部电源;“内、G 、外”为检流计选择端钮,当“G ”与“内”用短路片联接时,则在“G ”与“外”之间需外接检流计;在“G ”与“外”短路时,则箱式电桥内附得检流计接入了电路。
面板右上角为倍率“K ”选择开关。
面板左下角得“B ” “G ” 按钮,从图2可以瞧出,调零旋钮 倍率选择灵敏度旋钮 图3图2前者用于接通电源,后者用于接通检流计支路。
惠斯登电桥物理实验结论与心得
惠斯登电桥物理实验结论与心得
结论：惠斯通电桥（又称单臂电桥）是一种可以精确测量电阻的仪器。
通用的惠斯通电桥电阻R1，R2，R3，R4叫做电桥的四个臂，G为检流计，用以检查它所在的支路有无电流。
当G无电流通过时，称电桥达到平衡。
平衡时，四个臂的阻值满足一个简单的关系，利用这一关系就可测量电阻。
惠斯通电桥是由四个电阻组成的电桥电路，这四个电阻分别叫做电桥的桥臂，惠斯通电桥利用电阻的变化来测量物理量的变化，单片机采集可变电阻两端的电压然后处理，就可以计算出相应的物理量的变化，是一种精度很高的测量方式。
非平衡电桥一般用于测量电阻值的微小变化，例如将电阻应变片（将电阻丝做成栅状粘贴在两层薄纸或塑料薄膜之间构成）粘固在物件上，当物件发生形变时，应变片也随之发生形变，应变片的电阻由电桥平衡时的Rx变为Rx+△R，这时检流计通过的电流Ig也将变化，再根据Ig与△R的关系就可测出△R，然后由△R与固体形变之间的关系计算出物体的形变量。
用这种方法可测量应变、拉力、扭矩、振动频率等。
心得：惠斯通电桥是一种检测电路，虽然它的结构简单，但它的准确度和灵敏度都比较高，在医学诊断和检测仪器中有广泛的应用。
惠斯通电桥的测量灵敏度在科学研究,生产应用中都具有重大意义。
惠斯通电桥在当代科学测量中的应用非常广泛，同时也广泛地被应用在自动控制中。
惠斯通电桥也广泛应用在称重检测元件上等。
惠斯登电桥物理实验
惠斯登电桥物理实验引言：惠斯登电桥是一种用来测量电阻的电路。
它由英国物理学家惠斯登于1854年发明，是一种经典的电阻测量方法。
本文将介绍惠斯登电桥的原理、实验步骤以及实验结果的分析和应用。
一、原理惠斯登电桥的基本原理是平衡条件下电桥两侧的电势差为零。
当电桥平衡时，通过电桥的电流为零，此时可以通过测量电桥两侧的电势差来计算未知电阻的值。
二、实验步骤1. 连接电路：将待测电阻与已知电阻R1、R2和R3连接成一个平衡电桥。
其中R1、R2和R3为已知电阻，待测电阻为Rx。
2. 调节电阻：通过调节变阻器或电位器，使得电桥两侧的电势差为零。
此时电桥达到平衡状态。
3. 测量电势差：使用电压计或万用表测量电桥两侧的电势差，记录下测量值。
4. 计算电阻：根据已知电阻和电势差的测量值，使用惠斯登电桥的公式计算待测电阻Rx的值。
三、实验结果分析根据惠斯登电桥的公式，可以计算出待测电阻Rx的值。
在实际实验中，由于电路的精度、测量仪器的误差等因素，测量结果可能存在一定的误差。
因此，在实验中需要注意以下几点：1. 保证电路连接的良好：电路的连接应牢固可靠，避免因接触不良而引起测量误差。
2. 注意电桥的平衡状态：在调节电阻时，应仔细观察电桥两侧的电势差是否为零，确保电桥处于平衡状态。
3. 多次测量取平均值：为了提高测量结果的准确性，可以进行多次测量并取平均值，减小误差的影响。
四、应用领域惠斯登电桥是一种常用的电阻测量方法，广泛应用于科学研究和工程实践中。
它可以用来测量各种类型的电阻，包括金属电阻、电解质电阻、半导体电阻等。
惠斯登电桥还可以用于测量温度、湿度等物理量的变化，以及检测电路中的故障。
结论：通过惠斯登电桥物理实验，我们可以准确测量电阻的值。
这种电桥方法简单可靠，适用范围广泛。
在实际应用中，我们需要注意实验步骤的正确性和实验结果的准确性，以保证测量结果的可靠性。
注：本文描述的是惠斯登电桥的基本原理和实验步骤，并未涉及具体的实验数据和计算方法。
直流单臂电桥实验报告
直流单臂电桥实验报告直流单臂电桥实验报告引言：直流单臂电桥是一种常用的电子测量仪器，用于测量电阻、电容和电感等元件的参数。
本实验旨在通过搭建直流单臂电桥电路，并进行相关测量，来了解电桥的原理和应用。
一、实验目的1. 了解直流单臂电桥的工作原理；2. 学会搭建直流单臂电桥电路；3. 掌握使用直流单臂电桥测量电阻、电容和电感等元件参数的方法。
二、实验原理直流单臂电桥是由电源、电阻、电容、电感和测量仪器等组成的电路。
其工作原理是通过调节电桥电路中的电阻、电容或电感，使得电桥平衡，即电桥两侧电压相等。
在平衡状态下，可以根据电桥中的元件参数计算出待测元件的参数。
三、实验步骤1. 搭建直流单臂电桥电路：将电源正极连接至电阻R1，电源负极连接至电阻R2，电容C和电感L分别连接至R1和R2的中点，测量仪器连接至R1和R2的两端。
2. 调节电桥电路：通过调节电阻R1和R2的阻值，使得电桥两侧电压相等，达到平衡状态。
3. 测量电阻：在平衡状态下，记录下电阻R1和R2的阻值，根据电桥平衡条件可计算出待测电阻的阻值。
4. 测量电容：将待测电容连接至R1和R2的中点，调节电桥电路使得平衡，记录下电容C的值。
5. 测量电感：将待测电感连接至R1和R2的中点，调节电桥电路使得平衡，记录下电感L的值。
四、实验结果与分析通过实验测量得到的电阻、电容和电感的数值可以用于进一步分析。
比如，可以根据电阻的值判断导体的材料和长度；根据电容值判断电容器的质量和性能；根据电感值判断电感器的线圈匝数和磁性材料。
五、实验总结本实验通过搭建直流单臂电桥电路，实现了对电阻、电容和电感等元件参数的测量。
通过实验，我们深入了解了直流单臂电桥的工作原理，掌握了搭建电桥电路和测量电阻、电容和电感的方法。
这些知识和技能对于电子工程师和科研人员在实际工作中具有重要意义。
六、实验改进与展望在实验过程中，我们可以进一步改进实验方法，提高测量的精度和准确性。
同时，可以拓展实验内容，探索更多电桥的应用，如交流电桥、无源电桥等，以及在电子领域的其他实际应用。
直流单臂电桥(惠斯通电桥)测电阻
直流单臂电桥（惠斯通电桥）测电阻教学目的（1）掌握用惠斯通电桥测电阻的原理和方法；（2）掌握线路连接和排除故障的技能；（3）掌握调节电桥平衡的操作方法。
教学重点电桥平衡的调整，应用交换法消除装置不对称引起的系统误差。
教学难点电桥灵敏度的理解。
实验器材直流单臂电桥：滑线式电桥、箱式电桥，电阻箱，滑线变阻器，待测电阻，数字万用表，直流稳压电源，开关。
课时安排共3课时，理论讲解20分钟，实验操作讲解10分钟。
教学设计一、新课引入电阻是电路中的基本元件，因此，电阻值的测量是电学基本测量之一。
测量电阻的方法很多，前面我们已经采用伏安法测量了电阻。
由于电压表的分流和电流表的分压，伏安法有不可避免的系统误差，今天我们用灵敏度和准确度都比较高的电桥法来测电阻。
电桥是一种利用电位比较法进行测量的仪器。
由于它的灵敏度和准确度都比较高，所以，它在电磁测量技术中应用极为广泛。
按使用范围可将它们分为直流电桥和交流电桥两大类。
交流电桥主要是用来测量电容、电感和频率等交流电量。
直流电桥主要用来测量电阻或与电阻有函数关系的其它物理量，配合其它的变换器，还能用来测量某些非电量（如温度、湿度、微小位移）。
另外，还可通过接于桥臂上的光敏电阻或热敏电阻，用于自动控制中。
根据结构的不同，又可将电桥分为单臂电桥和双臂电桥两种。
单臂电桥主要用于测量1~106Ω的中值电阻；双臂电桥则用于测量1Ω以下的低值电阻。
直流单臂电桥又称惠斯通电桥，本次实验是用它来测量中值电阻。
二、实验原理1、电路原理直流单臂电桥的电路如图1所示，被测电阻Rx和标准电阻R0，R1，R2构成电桥的四个臂。
在CD端加上直流电压，AB间串接检流计G，用来检测其间有无电流（即A、B两点有无电势差）。
“桥”指AB这段线路，它的作用是将A 、B 两点的电势直接进行比较，以确定电桥的平衡状态。
图1 直流单臂电桥原理图当电源接通后，电路中将有电流通过，并分别在各桥臂的电阻上产生电压降。
惠斯通电桥实验报告
阜阳师范学院大学物理实验报告学院 3 班学号姓名实验日期教师签字成绩【实验名称】【实验目的】（1）掌握惠斯通电桥的基本原理。
（2）学会自组惠斯通电桥测电阻，掌握QJ23型箱式电桥的使用方法。
（3）了解直流电桥的灵敏度及影响它的因素，平衡电桥测量电阻的误差来源。
【实验仪器】ZX21电阻箱、检流计（或数字电压表）、QJ23型箱式电桥、滑线变阻器、待测电阻、保护电阻、直流稳压电源、导线、开关等。
【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1R、xR可看成一分压电路；电源和电阻2R、SR可看成另一分压电路。
若以C点为参考，则D点的电位DV与B点的电位BV分别为XXDSSBRRREVRRREV+=+=12因电桥平B DV V=故解上面两式可得SXRRRR=21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xR为待测电阻，则有SXRRRR21=。
选取1R、2R简单的比例如（1:1，惠斯通电桥原理图（2）电桥的灵敏度1:10，10:1等)并固定不变，然后调节R S使电桥达到平衡。
故常将1R、2R所在桥臂叫做比例臂，与xR、SR相应的桥臂分别叫做测量臂和比较臂。
电桥的灵敏程度定义：S S R R nS ∆∆=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。
S 的表达式21S S R R I I n R R n S SS g gS S ⋅=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∆∆∆∆=∆∆=()⎪⎪⎭⎫⎝⎛+++⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+++⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⋅++++=x s E s x g X g E x s R R R R R R R R R R R R R R R R R R ES S 21212211221（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。
惠斯登电桥实验报告
在1833年就有人提出基本的电路网络，但一直未引起注意，直到1843年惠斯通才加以应
用，为纪念他，就称之为惠斯通电桥。
惠斯通电桥的电路如图11-1所示，四个电阻R1、R2·R3
和R，连成一个四边形，每一条边称作电桥的一个臂，对角A
3、按下电压表“200mV”键和“接入”键
4、初步设定R3，根据Rx与R3的比值设定R1R2，接入Rx
5、按下B、G按钮逐步调节R3，从高到低位使V接近或等于0，记录R3的读数
6、选择20mV或2mV档，使电桥平衡记录R3读数
五、实验数据与处理：
51Ω
200Ω
3kΩ
75kΩ
R1
1000Ω
1000Ω
1000Ω
100Ω
R2
10Ω
100Ω
1000Ω
1000Ω
R3
200mv
20mV
2mV
200mv
20mV
2mV
200mv
20mV
2mV
200mv
20mV
2mV
5071.0Ω
5070.9Ω
5070.4Ω
1982.7Ω
1982.6Ω
1982.6Ω
3078.0Ω
3078.6Ω
3078.6Ω
7360.0Ω
7360.0Ω
七、思考题：
1、为什么选取的比率臂一般应使单电桥的四个测量盘尽可能用上?
答：因为四个测量盘都用上表示测得的数据有四位有效数字，这样使结果更加
精确。
八、附上原始数据：
0.34641
4.0620
507705-50711
实验九 惠斯登电桥测电阻
实验九惠斯登电桥测电阻简介电桥法是电学的基本测量方法之一，它是测量电阻的很重要也是应用最为普通的一种方法。
利用桥式电路制成的电桥是一种用比较法进行测量的精密仪器，它在电测技术中应用十分广泛，可以用来测量电阻、电容、电感、频率、温度、压力等许多物理量。
电桥有多种类型，惠斯登电桥（单臂电桥）是其中的一种，它通常用来精确测量10～108Ω的中值电阻。
实验目的1．掌握惠斯登电桥测量电阻的原理和使用方法。
2.学习用交换法消除自搭电桥的系统误差。
3．学习用箱式惠斯登电桥测电阻。
4.直流电桥的灵敏度及影响它的因素 仪器及用具箱式惠斯登电桥，指针式检流计，滑线变阻器，电阻箱，稳压电源，待测电阻，开关等。
实验原理 1.单臂电桥原理如右图所示，将四只电阻x R 、0R 、1R 、2R 接成一个四边形，在对角A 、B 两点连接直流电源，在另一对角C 、D 之间接入检流计，这就构成了惠斯登电桥（单臂电桥）。
四边形的每一条边称为电桥的桥臂。
由于G 所在的这条支路好象是ACB 和ADB 两条并联支路的“桥”，所以称为电桥。
故AD AC U U =DB CB U U =根据欧姆定律有：043R I R I X =2211R I R I = 因为31I I =42I I = 以有R XR 021R R X =021R R R通常称21,R R 为比例臂，0R 为比较臂，而X R 称为测量臂。
电桥法测电阻的实质，是用已知电阻和未知电阻相比较而得出未知电阻，这是一种比较测量法，故电桥法是一种比较仪器。
由于一般标准电阻可以做得比较精细，灵敏电流计可检测mA 至μA 甚至更小的电流，故电桥法测电阻可以达到很高的精确度。
在图中，与检流计串联的电阻R G 为检流计的保护电阻。
在电桥调节平衡的过程中，先使R G 取较大的值，以免较大的电流通过检流计，随着电桥逐渐趋于平衡，R G 的值可适当减小直到为零。
1. 单臂电桥测电阻的误差平衡电桥法测电阻的误差，主要来自两方面：1） 电桥灵敏度S 带来的误差.电桥是否已经平衡，依赖于检流计是否指零。
实验用惠斯登电桥测电阻
Δd 分格（如 2 或 1 分格），则按比例关系再求出 0.2 分格所对应的 ΔS ，即
ΔS = 0.2K r ΔR0 / Δd
（5）
电桥的灵敏阈 ΔS 反映了平衡判断中可能包含的误差，其值既和电源及检流计的参量有 关，也和比率 K r 及 Rx 的大小有关。 ΔS 越大，电桥愈不灵敏。要减小 ΔS ，可适当提高电 源电压或外接更灵敏的检流计。当测量范围及条件符合仪表说明书所规定的要求时， ΔS 不
实验 9 用惠斯登电桥测电阻
电桥在电测技术中应用十分广泛。利用桥式电路制成的电桥是一种用比较法进行测量 的仪器。电桥可以用来测量电阻、电感、电容、频率、温度、压力等许多物理量，也广泛 应用于近代工业生产的自动控制中。根据用途不同，电桥有多种类型，其性能和结构也各 有特点，但其基本原理是相同的。直流单电桥（惠斯登电桥）是其中的一种，它可以测量 的电阻范围为 10～106Ω。
定度，写出实验结果。 [思考题] 1．电桥由哪几部分组成，电桥平衡的条件是什么？ 2．在图 1 中，当电桥达到平衡后，把电源和检流计对换位置，电桥是否仍平衡，试证
明之。 3．用电桥测电阻时，选择倍率Kr的原则是什么？
（刘国营）
达到平衡有两种方法：一是取比率系数 K r 为某一值（通称为倍率），调节比较臂 R0 ；二是
保持比较臂 R0 不变，调节比率系数 K r （倍率）的值。目前广泛采用具有特定比率系数值
的前一种电桥调节方法。
在 箱 式 惠 斯 登 电 桥 中 通 常 将 R1 与 R2 的 比 值 做 成 10 的 整 数 次 方 ， 如 K r = 0.001,0.01,0.1,1,10,100,1000 等。这样 Rx 的有效数字位数就决定于比较臂 R0 的有
效位数。比较臂 R0 是一个旋钮式电阻箱，有四个（或五个）旋钮。为了使 R0 的各档都工
实验9 惠斯通电桥测中值电阻
实验9 惠斯通电桥测中值电阻电阻是最基本的电学元件，电阻的测量是电学的最基本测量。
测量电阻的主要方法有万用电表法、伏安法和电桥法。
用万用表测简单易行，但精度不高；用伏安法测，当待测电阻远大于电流表内阻或者远小于电压表内阻时，分别采用内、外接法可得较准确的测量值。
否则，还可采用补偿电压法来减少伏安法的系统误差。
电桥法实质上是把被测电阻与标准电阻比较，来确定被测电阻值。
由于电阻的制造可以达到很高的精度，所以电桥法可获得很高的测量精度。
本实验介绍电桥法，电桥分为直流和交流两大类。
直流电桥又分为单臂和双臂。
本实验介绍的惠斯登电桥即为直流单臂电桥，用于测中值电阻（10～106Ω）。
双臂电桥又称为开尔文电桥，适用于测低值电阻（10-6～10Ω）。
尽管各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，因此掌握惠斯登电桥的原理和方法也可为分析其它电桥的原理和使用方法奠定基础。
【实验目的】1．掌握用惠斯登电桥测中值电阻的原理和方法。
2．学习用交换法减少测量的系统误差。
3．了解电桥灵敏度的概念。
【实验原理】1．惠斯登电桥测量原理如图9-1所示，待测电阻R X 和R 1、R 2、 R S 构成一个四边形，称为电桥四臂。
在对 角线AB 之间接电源E,对角线CD 之间接检 流计G ，称CD 为桥。
一般情况下桥路上有 电流通过，检流计指针有偏转，改变R S 的 大小可使C 、D 两点的电位相等，此时I G =0， 称电桥平衡。
则有： I AC = I CB = I 1 I AD = I DB = I 2由欧姆定律知： U AC =I 1R 1=U AD =I 2R 2 S X R R R R •=21U CB =I 1R X =U DB =I 2R S上式为电桥的平衡条件，通常取R 1、R 2为标准电阻，称为比率臂。
21R R 称为桥臂比。
S R 为可调精密电阻，称为比较臂。
改变S R 使电桥达到平衡（检流计中无电流通过）便可测出R X 之值。
惠斯登电桥物理实验报告
南昌大学物理实验报告课程名称：物理实验实验名称：惠斯登电桥学院：环化学院专业班级：过控151学生姓名：熊凌亨学号：5801415038实验地点：基础试验大楼实验时间：第9周星期一上午10点10分开始【实验目的】（1）掌握惠斯通电桥的基本原理。
（2）学会自组惠斯通电桥测电阻，掌握箱式电桥的使用方法。
（3）了解直流电桥的灵敏度及影响它的因素，平衡电桥测量电阻的误差来源。
【实验仪器】箱式电桥、待测电阻、直流稳压电源、导线、等。
【实验原理】惠斯通电桥的原理如图l所示。
标准电阻R0、R1、R2和待测电阻R X连R x=R2/R1*R3四：实验步骤1.选定箱式电桥工作方式和功能为电桥。
电压选择3v。
2.检流计较零：首先将单臂电桥开关打开，按下左边mv表的2mv按键，此时不能按下接入键。
调节较零旋钮，使左边表盘示数稳定在0。
3.接入电阻：选择毫伏表的量程为200Mv，按下接入键。
用导线上的夹子夹住电阻，接入电路。
注意不要短路。
4.根据电阻的粗略大小，参照量程倍率表，选定合适的的R2比R1。
注意最后的数据都必须保证有千位数字。
将R3的旋钮弄成1000.0。
5.开始测量：按下箱式电桥左边的B,G按键，从千位开始，慢慢调大，使毫伏表的示数逼近0，直到小数点位也调整好为止。
记下R3此时的数字。
然后按此步骤分别测量并记下四种电阻在量程为200mV,20mV,2mV的示数。
【数据表格与数据记录】R1(Ω)8442.7Ω7777.7Ω1987.7Ω157.3ΩR2(Ω)310.5Ω1100.0Ω5855.8Ω1089.6ΩR3(Ω)200m A 20mA 2mA 200m A 20mA 2mA 200m A 20mA 2mA 200mA 20mA 2mA2653.02652.42652.32003.42003.42003.46037.66038.16038.25153.35153.35153.3Rx(Ω)36.3436.3436.34200.32200.32200.323018.803019.053019.1074731.2074731.2074731.20△Rx(Ω)00.020.050.1250.84200.32±0.023018.96±0.0574731.20±0.12U=ΔRX/R X 平均值00.002％0.012%0．009％六、误差分析：1、检流计的灵敏度越高，实验结果的误差越小。
课题九 直流电桥
【教师活动】
1、介绍本节课的知识结构
1、电桥的分类和型号
直流单臂电桥2、电桥的结构
3、电桥的使用方法
4、电桥的实际应用、
2、介绍惠斯登本人简历及他与电桥有关的趣闻轶事。
学生思考
学员活动：用万用表测一些给定的电阻值
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？
学员首先明确电桥的测量范围和电桥测量的意义。
二、直流单臂电桥的结构
【教师活动】
【电脑投影：QJ23型直流单臂电桥的外观图片】请大家结合实物观察电桥的组成。
【电脑板书】
1、比率臂：有7个档，即 0.001 0.01 0.1 1
10 100 1000
2、比较臂：4个档位，每个转盘有9个完全相同的电阻组成，分别构成可调电阻的个位、十位、百位和千位，总电阻从0---9999欧变化，所以电桥的测量范围为1---9999000欧姆。
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。
【教师提问：1、如何能提高电桥的测量速度？
2、为什么测量时要下先按下B按钮，再按下G按钮，而测量完毕时要下先断开G按钮，再断开B按钮？】
【学员分组研究讨论去获得答案】
【教师提问：你知道电桥在实际工作有什么应用吗？】
（90min）
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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
1.自组单桥测未知电阻R 1、R 2，并测出电桥的灵敏度S 1、S 2。
要根据R 1（即R X ）的粗知值（R1在1.2K Ω左右，R2在50Ω左右）正确选取倍率C ，即R a 、R b 。
测量完毕，计算R X 的不确定度时，除考虑桥臂误差ρc 和ρ0外，还应考虑到对电桥平衡的判断误差。
由于人眼只能分辩出检流计0.1格的偏转量，故判断误差应为0.1/S ，因此R X 测量的总相对不确定度为： 2202C )1.0(ρρS
X ++=ρ (9.7) 对于R 1来说，可采用换臂法再测一次，比较两次测出的R 1值。
取平均以消除倍率误差。
2.用QJ —24型电桥测R 1和R 2，并与自组桥的测量结果相比较，看看在误差范围内是否相吻合。
3．.用数字繁用表电阻档测量电阻。
六．注意事项
1.联好电路复查无误、倍率C 和比较臂R 0的值均已选置好、保护电阻R 处于保护状态（K 1断开）才许试接电源进行实验。
如接通电源瞬间检流计指针锰偏撞针或一点不动应即断电检查原因。
2.换测电阻时，一定要重新选置R a 、R b 和R 0，预先使桥接近平衡，并且断开K 1，使R 处于保护状态。
改换电路必须先断开电源。
3.调节电桥平衡时，应采用接通一下检流计支路看看偏转大小，适当调节R 0再接通一下检流计支路看看偏转大小的办法，不可使检流计在通电情况下调R 0，以免损坏检流计或调节不精细。
在调R 0时要根据检流计的偏转大小和方向有目的地从高位至低位顺次逼近调节，不应盲目乱调。
七．考查题
1.在用电桥测量电阻时恰当选取倍率C 的目的何在?在实验中怎样判断C 选得是否适当?
2.影响R X 测量精确度的因素有哪些?
3.电源电压不太稳定是否影响测量的精确度?电源电压太低为什么影响测量精确度?
4.若桥臂回路有导线不通，检流计偏转大或小？若检流计支路或电源支路不通，检流计偏转大或小？若C 和R 0预置不当，检流计偏转大或小？
八．思考题
1.若电桥保证准确度测量范围为20～99999Ω，要测一个1×106Ω左右的电阻，可否用一
只1000Ω的标准电阻与之并联起来测量？能否测准？
2.根据实验中测R 1和R 2时的电路参数，由(9.5)计算电桥灵敏度S 1和S 2并与测量值比较，看看是否一致。
3.比较用自组桥和箱式桥的测量结果，为什么R 1的测量值吻合得好而R 2的测量值吻合得不好呢？（提示：本实验所用导线每根阻值为0.03～0.1Ω不等，它们是怎样影响测量结果的？）
4.用替代法测R X ，即电桥平衡后若以电阻箱某值R n 替下R X 时桥仍平衡，则R X =R n 。
注意替代时需断开电源。
这种测法要求R a 、R b 、R 0准确吗？要求电源稳定吗？。