电桥法测电阻18410

（所属实验室：大学物理实验中心 217分室）

、实验基本介绍

电桥是一种比较式仪器，是很重要的电磁学基本测量仪器之一。电桥按其结构特点可分

为交流电桥和直流电桥，也可分为单臂电桥和双臂电桥；按工作状态可分为平衡电桥和非平 衡电桥。惠斯登电桥称为单臂电桥，是最常用的直流电桥，主要用于低电阻的测量。

、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。

【QJ23型箱式惠斯登电桥】

实验中R x 的误差主要取决于R s ，而不是R 1/R 2的比值。从图2可知，比较臂R s 由四只可 变的标准电阻相互串联，其总阻值可达 9999 。所以该电桥可测量1~9999000范围内的电 阻，基本量程为100~99990

。

实验名称 惠斯登电桥测电阻

1

i

灵敏度旋钮

如图1所示。箱式直流电桥具有便于携带、

准确度高和使用方便等特点。其电路原理图

如图2所示。R i 、R 2为比例臂，R s 为比较臂,

K ）的比值。例如将倍率

改变b 点的位置就可以改变 R 1/R 2 （即比例系 开关 b 置于“ 102

”时，便有

R i R 2

O.

999 8.902 81.00

9 409.09 409.09 81.00

9

100

8.902 0.999

I 倍率选择 调零旋钮

图1 QJ23型直流电阻电桥、指针万用表、待测电阻

q

If

臣:P

尹；:gZm 壬竺二二二…厂 Q

T

<■

•

丄

0币

图3为QJ23型箱式电桥面板示意图。面板中下部有四个标有“

1.理解直流电桥的构成和工作原理;

2.掌握万用电表的使用和电桥的调节方法;

3.用直流电桥测定电阻的阻值。

3.2实验原理

惠斯登电桥的原理如图4所示。图中R1、R2、R s是已知其阻值的标准电阻，它们与待测电阻R x构成一个四边形, 每一边都称为电桥的臂。R1、R2称为比例臂，R s称为比较臂，R x称为待测臂。在A、B两端接直流电源E;在C、D 两点间接检流计G，结构像桥一样，故称为电桥。当C、D 1000”、“ 100”、“ 10”

和“ 1 ”的旋钮, 是用来调节比较臂R s的，调节范围为0~9999 使用与读取方法同电阻箱。

面板右下角的“ R x”接线柱是用来联接被测电阻

的; 左侧上方的“+E-”用于联接外部电源；“内、G、

外”为检流计选择端钮，当“ G”和“内”用短路片联

接时，则在“ G”和“外”之间需外接检流计；在“ G”

和“外”短路时，则箱式电桥内附的检流计接入了电路。

面板右上角为倍率“ K”选择开关。

面板左下角的“ B”“ G”按钮，从图2可以看出,

前者用于接通电源，后者用于接通检流计支路。在使用

10 I

时，“B”、“G”两个电健要同时使用，但需先按下“B”，

再按下“ G” ；断开时则先松开“G” ，再松开“ B”

以保护检流计。

所以使用箱式电桥时，先将倍率K（R1/R2）确定, 然后调节R S使电桥平衡，由公式（3）便可计算出测O©

A

量结果。

三、实验内容预习

3.1实验目的◎ ◎ ◎ ◎o o O QQ

3.2.1惠斯登电桥测量电阻的原理

C

—-- IV* 弘畑触

10 .

沖

K I

--------- 首

8 WHfl

Jxff

100x9

IE d

r

C

£

图4

两点间的电势不相等时，有电流通过检流计G ，电桥不平衡。调节R s 使检流计中电流为零（I g

=0），此时C 、D 两点间电势相等，电桥达到平衡，于是有：

11 R x = l 2 R s I l R I =|2 R 2

式中K= R 1/R 2称为比例系数。由公式（11-3）知，当电桥平衡时，两相对桥臂电阻的乘积 相等。显然，R x 可由标准电阻R 1、R 2和R S 求得，与电源的电压无关。所以，电桥测电阻实 质上是比较测量法。由于标准电阻有很高的精确度，因而用电桥测电阻也有很高的精确度。

322电桥灵敏度

在实验中，我们是通过检流计的指针是否偏转来判断电桥平衡的；所以测量结果的准确 程度与检流计的灵敏度有关。

当电桥平衡时，如果比较臂 R S 有一增量R S ，电桥的平衡被破坏，使检流计指针偏移 n 格，则电桥的灵敏度S 定义为：

S

咬Rs ^

（4）

可以证明，对同型号检流计和电阻组好的电桥，改变其它任一臂，电桥的灵敏度都一样, 即灵敏度是唯一确定的。所以公式（11-4）可改写为:

S

R x

」

R

R x

若检流计在0.2分格以下的偏转变化不可察觉，则当n=0.2分格时，所对应的R x 值可能 产生的最大误差为 R x 。

R x 02

R X x

S x

3.3实验内容与步骤

（1）先用万能电表电阻档粗测电阻的阻值。

对指针式电表，合适的档位能使指针有较大的偏转；对数字式电表，若首位读数是 则应有4位有效数字，若首位是其它数字，则应有 3位有效数字，否则就是档位不合适。. （2）将电阻接到电桥上，根据电阻值选择电桥的倍率和读数旋钮（比较臂

R s ），合适的比率

将有4位有效数字的测量结果，也就是首位读数旋钮不为零。连接短路片，令电桥使用内置 的检流计和内置的电源。

(1)

R x 也 R s KR s

R

2

1,