直流单臂电桥测电阻

直流单臂电桥测电阻
刘铭 河北工业大学 物理实验中心
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一、实验目的
（1）掌握用直流单臂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。
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二、实验仪器
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。
（2）把滑动按键置于电阻丝的中点，使倍率为1。
（3）检查线路后接通电源。调节电桥平衡，方法是：使电 阻箱各旋钮都置于“零位”，然后从倍率最大的旋钮开始 测试，先旋至较大的阻值，依次减小阻值，直至AB间的电 压值出现最小值，这样就找到了电阻的大约范围。再细调， 使AB间的电压值为零，则待测电阻就等于R0的值。
（3）倍率旋钮用来调节比值，有七种选择：0.001，0.01， 0.1，1，10，100，1000。测量时，要根据待测电阻的大
小选择合适的倍率，务必使电阻箱的四个旋钮都用上，要
使测量结果有四位有效数字，以便减小误差。
（4）检流计和检流计机械调零。
（5）两个按键开关，电源开关B，检流计开关G。G用跃按法，
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为了消除倍率的误差对测量结果的影响，实
验中应在保持l1/l2不变的条件下，交换R0和Rx再 测一次。如电桥平衡时R0变成R0’，则，
交换前
Rx
l1 l2
R0
交换后
ห้องสมุดไป่ตู้Rx'
l2 l1
R0'
Rx RxRx' R0R0'
上式为最后的测量结果。
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实验步骤：
（1）按原理图接好线路，用数字万用表做检流计（选直流 电压2V档），接于A、B之间。
以防损伤检流计。
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实验步骤：
（1）打开箱式电桥，检流计调零，灵敏度置于最小。 （2）将待测电阻用短导线接于两端。 （3）选取适当倍率。 （4）按下电源开关B。调节电桥平衡，使R0的百位以下旋钮
置于零，然后用千位旋钮找出检流计指针向两边偏转的区 间。这就是待测电阻的阻值范围。再细调R0使检流计指针 指零，记下R0和倍率。
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五、实验数据及处理
1、滑线式电桥测电阻
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电阻
编号 1 2
R0( Ω)
R0’( Ω)
Rx( Ω)
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2、箱式电桥测电阻
电阻编号
34
倍率
电压(V)
R0(Ω) Rx(Ω)
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六、思考题
直流单臂电桥的平衡条件是什么？
为什么用电桥测电阻比用伏安法、欧姆表 测电阻准确？
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三、实验原理
电桥平衡时（Ig=0）：
R x R1 R0 R2
Rx
R1 R2
R0
kR0
k称为比率臂倍率，R0称为比较臂，Rx称为测量臂。
若R0的阻值和倍率k已知，即可由上式求出Rx 。
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调节电桥平衡方法有两种： （1）保持电阻R0不变，调节倍率k； （2）保持倍率k不变，调节电阻R0。
本实验采用后一种方法，即保持倍率k不变。
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S相
n Rx
Rx
电桥的灵敏度
电桥灵敏度：
S n Rx
灵敏度的物理意义是电桥平衡后，改变待测电阻阻值大小引起
检流计指针偏转的格数。
电桥相对灵敏度： S相
n Rx
Rx
可以证明，电桥中倍率k=1为最佳实验条件，此时灵敏度最高，
相对不确定度最小。
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用惠斯通电桥测电阻时，为什么采用交换 法？
电桥的灵敏度与哪些因素有关？ 在实验中 有哪些事实可以作证。
如何用直流电桥测电表内阻？测量的精度 主要取决于什么？
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（4）对换R0和Rx的位置（注：连接导线不对换），并保持滑 动按键位置不动，重测一次，以消除电阻丝不均匀和导线
电阻、接触电阻等带来的误差。
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2、箱式电桥测电阻
箱式电桥的基本线路与滑线式电桥相同，面板上每个 旋钮的功能和使用方法:
（1）待测电阻由面板右下角的接入端接入。
（2）旋钮由四个盘共同构成，分别代表个位，十位，百位， 千位。
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四、实验内容与步骤
1、滑线式电桥测电阻
滑线式电桥是将直流单臂电桥的比率臂电阻R1和R2用一
根均匀的电阻丝来代替。电阻丝上装一个可以滑动的按键，
按下它可将电阻丝分成l1和l2两段，相当于R1和R2，各段长 度可以从旁边的米尺读出。根据均匀导线的电阻和长度成
正比的关系，有
Rx
l1 l2
R0
这就是滑线式电桥的平衡条件。