实验5 单臂电桥法测量电阻

实验五 单臂电桥法测量电阻

一、实验目的

1. 理解并掌握单臂电桥测电阻的原理。

2. 学习用箱式单臂电桥测中值电阻。

二、实验器材

稳压电源、电阻箱一个、QJ23a 型箱式惠斯登电桥(直流单臂电桥)、待测电阻4只，导线等。

三、实验原理

我们知道的用伏-安法测电阻、用万用表(欧姆表)测电阻都只是一种粗略测量电阻阻值的方法，其相对误差一般都在百分之几以上。原因是在上述这些测量中电表本身的非理想化，给测量带来附加的误差。为了减小这种由于电表非理想化所带来的测量误差，我们学习一种用惠斯登电桥测量电阻的方法。在这个电路中，只要想办法使电流表(检流计)两端电势相等，则通过电表的电流就可以为零。这种情况就称为“电桥平衡”。根据电桥平衡所需满足的关

系，我们就可精确地测量电阻了。

其测量原理如下:

图1是惠斯登电桥的原理图，图中由可调标准电阻R 1、

R 2、R 0和被测电阻R x 组成一个四边形ABCD ，每一边称为

电桥的一个臂。通常称R 1、R 2为比例臂电阻，它们成为

一个比例系数C ；R 0称为调节电阻，用来调节电桥平衡。

一般在对角线两端接上检流计G ，在另一对角线两端接

电源E 。

电桥接通后，一般在桥路上有电流通过，则检流计G 的

指针会发生偏转。如果能适当调节R 1、R 2和R 0，使桥的

B 、D 两端电势相等，则检流计上无电流通过，指针应指

在零位，这时电桥达到平衡。电桥平衡时，有

0=g I ,则有:

x I I I I ==201, 各桥臂电阻上的电压降之间有关系式:

x x R I R I R I R I ==002211,

将此两式相除,则有:

其中，C 称为比例臂的倍率，实验中C 应取合适的倍率（一是取10的整数次幂，二是要保证测量结果至少有四位有效数字）。由于在式中R 1、R 2和R 0是已知电阻，所以只要提高R 1、R 2和R 0的准确度，就可以提高待测电阻R x 的测量准确度。

四 、实验步骤

（1）实验前认真读QJ23a 型直流电桥的使用说明书。

（2） 将电源转换开关扳向“B 内”，指零仪转换开关扳向“G 内”，对指零仪进行机械调零，使指针与表面“0”线重合。

（3）将一只待测电阻接在箱式电桥的x R 位置上，调整量程倍率变换器的位置和测量盘的旋钮，使仪器上的读数与待测电阻的阻值相近。（思考测量不同的电阻值时应该选取何种量程倍率值）；

（4）先后按下“B ”和“G ”接钮，观察检流计(指零仪)指针的偏转情况。若指针向“+”方向偏转，表示待测电阻大于估计值，应将测量盘数值调大，反之则调小。逐步将测量盘由大到小、由粗到细调节，直到使指针不发生偏转为止。

（4）当指针指到零位后，电桥即平衡，这时待测电阻的阻值=测量盘数值之和×倍率，记下这一数值。

（5）用同样方法再测另一个待测电阻。

2．电桥灵敏度

电桥平衡后，将某一桥臂电阻（如R 0）改变一微小量△R 0 引起灵敏度电流计偏转△n 格，这时电桥灵敏度S 定义为式： 00/n S R R ∆=

∆

显然，电桥灵敏度S 越大，则电阻相对变化相同时偏转的格数越大，对电桥平衡的判断越容易，这也意味着测量的结果越准确，因此提高电桥的灵敏度是提高电桥测量准确度的一个重要方面。

测量应注意的是：△n 是在平衡后，R 0改变△R 0 时，检流计偏转的最大格数。

五、注意事项

电桥使用完毕，必须将两转换开关分别扳至“B 外”、“G 外”使电源全部切断，并将“B”和“G”按钮复位。电桥若长期不用，则应将所有干电池取出。

测得的电阻值分别为：R1= R2= R3= R4= 电桥灵敏度为：