物理实验报告7_惠斯登电桥测电阻

实验仪器：
QJ —23直流电阻电桥、滑线变阻器、指针式检流计、电阻箱、待测电阻等。

实验原理和方法：
QJ —23直流电阻电桥使用方法：
本次实验的电压选择3V 即可。

接通电源后，指零仪转换开关拨向“内接”，旋转调零旋钮，将
检流计指针调零。

使用时，将待测电阻接在电桥的“x R ”处，根据待测电阻的近似数值调节好量程倍率和四个电阻箱。

然后将“灵敏度”旋钮按逆时针方向旋转到最小，再按下“B ”键（电源开关）以及“G ”键（检流计开关），此时指针可能不动；适当调高“灵敏度”，让指针偏转，调节电阻箱，使指针回零；再调高“灵敏度”，……最后在最大灵敏度下，使指针回零，则待测电阻为x R 量程倍率K ⨯ 总电阻读数0R ，测量完每一个电阻后，必须放开“B ”键，同时将“灵敏度”调节至最小，再换测其他电阻。

惠斯登电桥原理：
如图，当检流计G 指零时，存在关系式：
1 R I R I U U ad x ab ad ab ==，即； 20 R I R I U U dc bc dc bc ==，即；
dc ad bc ab I I I I == ，，由此可得：
002
1KR R R R ==x R ； 其中2
1R R K =是比例臂的倍率。

电桥测电阻实际上是将待测电阻与标准电阻比较。

标准电阻的精度可以造得很高，可达5位以
上的有效数字，只要检流计足够灵敏，待测电阻可达到与标准电阻相同的精度。

使用QJ —23型惠斯登电桥测电阻并测定电桥灵敏度：
假设某一待测电阻x R 在电桥倍率为K 、电阻为0R 下取得平衡，当电桥电阻改变0R ∆时，假设电桥的检流计指针改变n ∆格，则电桥灵敏度定义为00/R n R S ∆∆=；灵敏度S 反应了电桥对电阻相对变化量的分辨能力，是衡量电桥精度的重要参数。

将前面测过的3个电阻用QJ —23型直流电阻电桥重新测量；在测量每一个电阻时，要求同时测量相应的灵敏度。

测量灵敏度时，要求n ∆有尽可能大的数值，并应估读一位，可以减少测量误
差；若第一次的n ∆是在00'0R R R ∆+=下取得的，则第二次的n ∆应在00'0R R R ∆-=下取得，这
样两次得到的n ∆应很接近，容易判断数据的合理性。

测量灵敏度之前，若检流计指针不为零，应将指针临时调零，但测量完灵敏度后开始测量另外一个电阻时，必须重新将指针调零。

使用非平衡电桥测量动态电阻：
非平衡电桥内部电路如图所示：
将1、2、3端短路；8、9端短路，待测电阻x R 接在7、8两端，毫伏表当检流计，当毫伏表指零，即构成惠斯登电桥；此时31
2R R R =x R 。

此处的x R 用专用电阻。

固定1R 、2R 、3R ，当x R 随温度变化时，毫伏表显示非零值，x R 的改变数值可以由毫伏表的示数求得，因此可用非平衡电桥测量动态电阻。

测量时，水浴锅内加入适量清水，先不接通电源，取1R =2R =110Ω，在室温下调节3R ，使毫伏表尽量指零，此时，30R R x =，记下室温、0x R 以及毫伏表读数；然后接通水浴锅电源，使水浴
锅内的待测电阻加热，以改变其温度，当温度达到一定值后，记录温度和相应的毫伏表读数，继续加热，测定下一组温度的数据，……每间隔10C ︒测量一组数据，直到温度为90C ︒为止，记录数据。

以T 为横坐标，V ∆为纵坐标，用坐标纸作图。

保持1R 、2R 、3R 数值不变。

将x R 换成电阻箱，从110Ω调节电阻箱，记下毫伏表读数；以后每增加5Ω，记录一次毫伏表读数，直至电阻为140Ω为止，并且记录数据。

以R 为横坐标，V ∆为纵坐标，在同一坐标纸上以适当比例（V ∆按同一比例）作图。

由此可确定V ∆—T 图上的每一点所对应的R 值：通过该点作水平线，与V ∆—R 曲线交点对应的R 即为所求值。