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惠斯通电桥实验报告

实验名称:惠斯通电桥测量电阻

(1)了解惠斯通电桥的结构和测量原理。

(2)掌握惠斯通电桥测量电阻的方法。(3)了解桥梁灵敏度的概念及其对桥梁测量精度的影响。

二、实验仪器滑线电桥、盒式电桥、检流计、电阻箱、滑动电阻、被测电阻、电源、开关、导线等。

三、实验原理:

1.惠斯通电桥的测量原理如图1所示，它由三个电阻值已知的电阻R0、r组成

1.R2和待测电阻Rx形成一个四边形，每一侧称为桥臂，电源E 连接在对角A和对角B之间，检流计G连接在对角C和对角D之间适当调整R0、r

1.R2的电阻值可以使检流计G中没有电流流动，即C和D的电位相等。这种桥接状态称为平衡状态。

电桥的平衡条件是(1)，其中比例系数k称为比率或放大率，通常为r

1.R2被称为比率臂，R0被称为比较臂。

2.在电桥平衡的情况下，推导出电桥的灵敏度公式(1)，通过检流计指针是否有可察觉的偏转来判断电桥是否达到真正的平衡状态。检流计的灵敏度有限。当指针偏转小于0.1格时，人眼很难检测到。当

电桥平衡时，将某个电桥臂的电阻设为R。如果我们改变R一个小的量δR，电桥将失去平衡，因此电流将流过检流计。如果电流很小，我们无法检测到电流计指针的偏转，我们会错误地认为电桥仍处于平衡状态。为了定量表示检流计的误差，我们引入了电桥灵敏度的概念，定义为(2)，δR是电桥平衡后电阻R的微小变化，δn是电阻R变化后偏离平衡位置的检流计的晶格数，因此s代表电桥对电桥臂电阻相对不平衡值δR/R的响应能力。3.滑线惠斯通电桥的结构如图2所示。甲、乙、丙是带接线柱的厚铜片(其电阻可以忽略)。一种长度为L、截面积和电阻率均一的电阻丝，其长度在A和B之间

电阻丝上装有接线柱的滑键可沿电阻丝左右滑动，并按下滑键的任何触点。此时，电阻丝被分成两部分，并且AD部分的长度被设置为L

1.电阻是R1，分贝的长度是1

2.电阻是R2，所以当电桥处于平衡状态时，有公式(3)，其中L1长度可以从电阻丝下面的仪表刻度读取，R0使用十进制转盘电阻盒作为标准电阻。

此外，电源E与滑线变阻器re串联，以保护和调节电路。

为了消除不均匀电阻丝引起的误差，可以重新测量交换器R0和Rx的位置。也就是说，在确定Rx之后，保持r

1.如果R2不变(即点d的位置不变)，则R0和Rx的位置颠倒，重新调整R0以使电桥达到平衡，然后是(4)。因此，从等式(5)可以知道Rx和r

1、R2(或l

1，L2)，它只取决于R0的精度。

可以证明，当K=R1/R2=1时，电桥的灵敏度最高，灵敏度限制引起的误差最小。显然，我们应该在这个最佳条件下进行测量。为此，可以先将点D放在电阻丝的中间，并调整R0的值，使电桥尽可能接近平衡，然后再微调点D的位置，使电桥达到平衡。4.惠斯通电桥是面板左上方的比率臂旋钮(范围转换器)，比率臂R

1.R2由8个定位电阻串联而成。通过旋转调节旋钮，对于总共7个档位，倍率K可以从0.001改变到1，000。不同倍率下电阻的测量范围和精度不同，如表1所示。

面板右侧是一个标准电阻R0作为比较臂，由四个十进制电阻转台组成，最大电阻为9999ω。

电流计已经安装好了

当电桥平衡时，要测量的电阻可以从等式(1)获得。表1不同放大倍率和相位惠斯通电桥电阻测量的测量范围

(1)了解惠斯通电桥的结构和测量原理。

(2)掌握惠斯通电桥测量电阻的方法。(3)了解桥梁灵敏度的概念及其对桥梁测量精度的影响。

二、实验仪器滑线电桥、盒式电桥、检流计、电阻箱、滑动电阻、被测电阻、电源、开关、导线等。

三、实验原理:

1.惠斯通电桥的测量原理如图1所示，它由三个电阻值已知的电

阻R0、r组成

1.R2和待测电阻Rx形成一个四边形，每一侧称为桥臂，电源E 连接在对角A和对角B之间，检流计G连接在对角C和对角D之间适当调整R0、r

1.R2的电阻值可以使检流计G中没有电流流动，即C和D的电位相等。这种桥接状态称为平衡状态。

电桥的平衡条件是(1)，其中比例系数k称为比率或放大率，通常为r

1.R2被称为比率臂，R0被称为比较臂。

2.在电桥平衡的情况下，推导出电桥的灵敏度公式(1)，通过检流计指针是否有可察觉的偏转来判断电桥是否达到真正的平衡状态。检流计的灵敏度有限。当指针偏转小于0.1格时，人眼很难检测到。当电桥平衡时，将某个电桥臂的电阻设为R。如果我们改变R一个小的量δR，电桥将失去平衡，因此电流将流过检流计。如果电流很小，我们无法检测到电流计指针的偏转，我们会错误地认为电桥仍处于平衡状态。为了定量表示检流计的误差，我们引入了电桥灵敏度的概念，定义为(2)，δR是电桥平衡后电阻R的微小变化，δn是电阻R变化后偏离平衡位置的检流计的晶格数，因此s代表电桥对电桥臂电阻相对不平衡值δR/R的响应能力。

3.滑线惠斯通电桥的结构如图2所示。甲、乙、丙是带接线柱的厚铜片(其电阻可以忽略)。一种长度为L、截面积和电阻率均一的电阻丝，其长度在A和B之间

电阻丝上装有接线柱的滑键可沿电阻丝左右滑动，并按下滑键的

任何触点。此时，电阻丝被分成两部分，并且AD部分的长度被设置为L

1.电阻是R1，分贝的长度是1

2.电阻是R2，所以当电桥处于平衡状态时，有公式(3)，其中L1长度可以从电阻丝下面的仪表刻度读取，R0使用十进制转盘电阻盒作为标准电阻。

此外，电源E与滑线变阻器re串联，以保护和调节电路。

为了消除不均匀电阻丝引起的误差，可以重新测量交换器R0和Rx的位置。也就是说，在确定Rx之后，保持r

1.如果R2不变(即点d的位置不变)，则R0和Rx的位置颠倒，重新调整R0以使电桥达到平衡，然后是(4)。因此，从等式(5)可以知道Rx和r

1、R2(或l

1，L2)，它只取决于R0的精度。

可以证明，当K=R1/R2=1时，电桥的灵敏度最高，灵敏度限制引起的误差最小。显然，我们应该在这个最佳条件下进行测量。为此，可以先将点D放在电阻丝的中间，并调整R0的值，使电桥尽可能接近平衡，然后再微调点D的位置，使电桥达到平衡。4.惠斯通电桥是面板左上方的比率臂旋钮(范围转换器)，比率臂R

1.R2由8个定位电阻串联而成。通过旋转调节旋钮，对于总共7个档位，倍率K可以从0.001改变到1，000。不同倍率下电阻的测量范围和精度不同，如表1所示。