惠斯登电桥测电阻.ppt
实验8_惠斯登电桥测电阻
实验8_惠斯登电桥测电阻惠斯登电桥是一种常用的测量电阻的仪器，它利用交流电源和四个阻值相等的电阻组成桥路，在满足一定条件下，通过调节电桥中的一个电阻改变桥路平衡状态，进而得到待测电阻的值。
在实验中，我们将会使用惠斯登电桥来测量一个未知电阻值，掌握电桥的基本原理及使用方法。
一、实验原理1. 惠斯登电桥的基本原理惠斯登电桥可以用来测量电阻、电容、电感的值，本实验以电阻为例。
如图所示，惠斯登电桥由四个电阻分别为 R1、 R2、 R3 和 Rx 组成。
通过满足下列条件，可以得到Rx 的电阻值：(1) 电桥两支交流电源输出相差 180 度，即左支交流电源表现为正弦波，右支交流电源相位比左支落后180度；(2) 电桥上 Q 和 S 两点电势相等；当这两个条件满足时，电桥就处于平衡状态，此时从 M 端引出的电压为零，V 指示器显示为零。
此时有：R1 / R2 = Rx / R3因此，通过调节 R3，可以使得电桥处于平衡状态，进而得到 Rx 的电阻值。
2. 惠斯登电桥的测量误差及提高测量精度的方法在实际应用中，惠斯登电桥的测量误差往往来自于电源、电阻、线路的不精确等方面，因此需要注意以下几点：(1) 电源的稳定性：要保证左右两支交流电源输出的电压稳恒，同时也要确保所使用的电源实际输出的正弦波的频率和电压与欲测量贴近。
(2) 电阻值的准确性：要保证所使用的标准电阻和待测电阻的阻值精确，并尽可能避免电阻的温度漂移。
(3) 线路的影响：要尽量将线路的电阻降到最小，线路接触良好，并保持干燥。
二、实验内容1. 实验器材惠斯登电桥、多用表、标准电阻箱、待测电阻、连接线等。
2. 实验步骤(1) 打开交流电源开关，调节电源电压，使交流电压输出零点测量。
(2) 选择标准电阻使之通过电流表，调节 R1 和 R2，使电流表读数为 1.00，此时电阻 R1/R2 的电阻比值约为 1.00。
(3) 将待测电阻连接到电桥中，调节 R3，使得桥路平衡，V 指示器读数为零，此时Rx 即为待测电阻的电阻值。
《惠斯登电桥》PPT课件 (2)
• 运放的输出使两 个检测电的电压 相等，使输出vo
传感技术及应用与x呈线性关系。7
§ 3-4-3传感器电桥的校准和平衡
• 用并联电阻Rc来确定S。
开关断开时，对于x=0.调节Ra，使vo=0。
开关闭合后，输出偏转等于R3改变x所产生的偏转：
RoRc/(Ro+Rc)=Ro(1+x)
R3=R4 (R2/R1)
（a)惠斯登电桥采用的比较测量法
• 与电源电压，电流无关 • 与电流检测器类型和阻抗无关 • 电源和电流检测术及应用
2
（b)消除接触电阻对平衡产生的影响
• 远距离使用传感器
• 采用3引线方式消除导线的影响， 如左图所示。
• 采用一组3引RR线w3测量1多个RR传14感器 ，
传感技术及应用
5
• 对金属应变片而言，x很少超过0.02。为 改善灵敏度，通常k=1。由于x很小，一般 忽略电压输出公式分母中的x。
由上述条件，可得
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传感技术及应用
6
§ 3-4-2电阻式传感器电桥的模拟线性化
• 运放的输出vo使两个检测点的电 压相等，使输出vo与x呈线性关系 。 vo=-Vr x / 2
• (a)差值与多路传感器测量
左图的电路的不同支路上各 加入两个传感器对差值进行测量。输 出电压为
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传感技术及应用
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两个如图放置在构件上的两个应变片将产生以下输出
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传感技术及应用
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受到大小相同、负号相反的 应变，如右图所示连接的两个应变将 产生下列电压输出：
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传感技术及应用
QJ44直流双臂电桥知识-使用方法演示幻灯片
值表。见下表一：
8
表一
量程
有效量程
等级指数
×100
1～11
0.2
×10
0.1～1.1
0.2
×1
0.01～0.11
0.2
×0.1 0.001～0.011
0.5
×0.01 0.0001～0.0011
1
基准值Ω 10 1 0.1 0.01
19
五：使用方法
8．被测量电阻按下式计算： 被测电阻值=倍率数（量程因素读数）×（步 进读数＋滑线读数）
10. 电桥使用完毕后，“B“与”G“按钮应该 松开。“K ”开关应该放在“断“位，避免浪 费管检流计放大器的工作电源。
20
六：存放
1．如果电桥长期不使用，应该将电池取出。 2．仪器长期搁置不用，在接触处可能产生氧
被测电阻电位10端
接线柱
9
量程因素读数开 关（也叫比例臂）
8
被测电阻电流端
接线柱
7
工作电源按钮开
关，“B”按钮
6 指零仪按钮开关，
“G” 按钮
外接工作电源接
1线柱
2
指零仪表灵敏度调 节旋钮
3 晶体管检流计工
作电源开关， “K1” 开关
4 滑线读数盘
5 步进读数盘
11
1.外接工作电源接线柱 2.指零仪表灵敏度调节旋钮 3.晶体管检流计工作电源开关，“K1”
0.001
9
4.电桥的工作电源为1.5V（内附电池1.5V一 号电池6节并联），晶体管指示放大仪器工 作电源为6F22、9V（3节并联）。
5.内附晶体管指零仪，灵敏度可调节。测量 电阻时间不易过长
《惠斯登电桥测电阻》课件
实验结果可靠性分
析
通过重复实验、对比不同实验条 件下的结果等方式，对实验结果 的可靠性进行了评估。
结果与理论值比较
将实验结果与理论值进行了比较 ，分析了实验结果与理论值的差 异及原因。
结论总结
实验结论
根据实验结果和分析，得出了关 于惠斯登电桥测电阻的结论，包 括电桥的平衡条件、测量精度等
《惠斯登电桥测电阻》ppt课件
contents
目录
• 惠斯登电桥测电阻的原理 • 实验器材与操作 • 数据处理与误差分析 • 实验结果与结论 • 实验思考与拓展
01
惠斯登电桥测电阻的原理
惠斯登电桥的构成
电源提供稳定的直流电压或 直流电流。
惠斯登电桥由电源、开关、 可调电阻、比较臂和被测电
阻组成。
03
数据处理与误差分析
数据处理方法
平均值法
对多次测量的数据进行平 均，以减小随机误差。
差分法
通过对比不同条件下测量 结果的差异，消除系统误 差。
曲线拟合法
将测量数据与已知理论曲 线进行拟合，找出最佳拟 合参数。
误差来源分析
测量仪器误差
测量设备的精度限制和老化等因素可能导致误差。
环境因素பைடு நூலகம்差
温度、湿度、气压等环境因素的变化可能影响测量结果。
调节电桥平衡
通过调节比较臂和测量臂的电 阻值，使电桥达到平衡状态。
数据记录与处理
将实验数据记录在实验报告中 ，并进行数据处理和分析。
实验注意事项
01
02
03
注意安全
实验过程中应避免触电或 短路，确保电源开关处于 关闭状态。
用惠斯登电桥测电阻 (23).
本科毕业论文二〇一二年三月摘要电桥是一种用比较法测量的仪器，即将未知量跟已知量相比较进行测量，它具有较高的灵敏度和准确度。
根据用途不同，电桥有多种类型，其性能构造各有特点。
在各种电桥中，惠斯登电桥是其中最基本的一种。
惠斯登电桥又称直流单臂电桥。
本文就是使用OJ-23型电桥测量电阻及该电桥的灵敏度，并估算其不确定度。
关键词：OJ-23型箱式电桥；测量电阻；电桥灵敏度；不确定度AbstractThe bridge is a comparison method of measuring instruments, the upcoming unknown quantity with a known quantity compared to measurements; it has high sensitivity and accuracy. According to different purposes, the bridge has a variety of types, the performance construct their own characteristics. In a variety of bridge, Wheatstone bridge is the most fundamental kind. Wheatstone bridge, also known as a DC Wheatstone bridge. This article is to use, OJ-23 bridge measurement of resistance and sensitivity of the bridge, and to estimate its uncertainty.Keywords: OJ-23 box-type bridge; measurement resistor; the sensitivity of the bridge; uncertainty目录引言（绪论） (5)1.实验原理 (6)1.1直流单电桥的电路及平衡条件 (6)1.2 QJ-23型箱式电桥 (7)2.电桥灵敏度的定义 (8)3.由电桥灵敏度引入的相对误差 (8)4.实验内容 (8)5.数据记录及处理 (9)5.1数据记录 (9)5.2数据处理 (9)5.2.1 计算Rx (9)5.2.2 计算S (9)5.2.3 计算不确定度 (10)6.使用OJ-23型电桥时应注意的一些问题 (10)7.问题讨论 (11)7.1理解为什么要引入电桥的灵敏度以及电桥的灵敏度所带来的误差 .. 11 结论 (12)参考文献 (13)附记 (14)1.QJ-23型箱式电桥的说明 (14)致谢 (16)引言（绪论）电阻是一切电学元件的重要参数之一。
用惠斯通电桥测电阻课件
【实验目的】
• 1．了解桥式电路的基本结构及测电阻的
原理
• 2．掌握桥式电路的连接和调节电桥平衡
的方法
• 3．学会用自组电桥和箱式电桥测电阻
【实验仪器】
旋转式电阻箱，检流计，滑
线变阻器，比例电阻盒，待
测电阻盒，开关，直流稳压
电源。
QJ-23型箱式电桥
【实验原理】
• 如果将待测电阻Rx与标准电阻并联到电
• 11.检流计指针偏向一边：原因可能是电桥 的比率臂（倍率）选得不恰当。若是比率臂
选择不当，则改变比率臂的值就能使指针偏 向另一边。如果不论比率臂和比较臂Rs取什 么值，指针总向一边偏转。设电流总是从D 流向B，则四个桥臂中必是有一个桥臂断开， 或者两个正对的桥臂同时断开。这种故障只
要用一根完好的导线就可能检查出来（检查 前必须先增大Kn的值，以减小电路的工作 电流）。
• 检流计的误差公式：
‘仪
0.2CRs n
，式
中C为倍率，ΔRs为电桥平衡后刻度盘示值
的微小改变量；Δn为改变ΔRs后检流计指
针偏离平衡位置的格数。根据箱式电桥的
不确定度公式，求出各自的不确定度，并
写出结果表达式。
【实验教学指导要点】
• 1．自组电桥接线时，应先接四个桥臂，
再接桥支路，最后接入电源。 • 2．用电桥测电阻之前，必须先用万用表
• 为了测量方便，箱式电桥上、比例系数 C= R1/R2取成固定比率(倍率)。测量时 先确定C，然后调节Rs使电桥平衡，由 公式Rx= CRs得到测量结果。
【实验内容及步骤】
• 一．用自组电桥测电阻 • 1．合理布置仪器，按线路图接线，打开
工作电源，调输出电压为5.0V。
• 2．取R1::R2=1:1，用万用表粗测Rx值 ( RX ≈20Ω)，调 Rs≈Rx，并使Rn阻值最 大。接通电源，合闸刀K1，用万用表检 测AB和AD两电压，调Rs使之约等；点 按检流计电计钮，调Rs使电桥平衡(检流 计无电流通过)。调Rn阻值最小，合闸刀 K0(使保护电阻短路)，再次点按检流计 电计钮，微调Rs使电桥完全平衡，记Rs 的示值（即Rx值）。
219 惠斯登电桥测电阻
在对角线 A、B 两端接入电源，源，如果 C，D 两点电位相等，则检流计 G，没有电
C RX
G
K2
B
流流过，称电桥达到了平衡。此时，Ig=0，I1=Ix，I2=I0，而电压
I2
R2
R0
的关系为：
D
于是有
I1R1 = I2 R2 I x Rx = I0 R0
K1 E
R
R = 1 R = KR
R x
0
0
2
图 1 惠斯登电桥原理图
（1） 其中 K=R1/R2 称为比率系数，若已知 R1，R2，R0 的值，可求出 Rx 的值，这是用惠斯登电桥测电阻的
基本原理。 在实验中，一般给定比率系数，比较臂电阻由电阻箱读出，调节比较臂电阻使电桥达到平衡，从
而求出待测电阻。待测电阻的准确度主要取决于给定的电阻，对电源的稳定性要求不高，而电阻的精度 可以很高，所以用电桥测电阻的准确度比较高。
8. 内、外接电源转换开关
9. 外接电源接线端钮
10. 量程倍率开关
11. 指零仪零位调整器
12. 灵敏度调节
【实验内容与步骤】
1. 用自组电桥测电阻 Rx1 和 Rx2 按图 2 接好线路，按下 S 按钮（先粗调，后细调，并注意要跃接），用逐次逼近法调节电桥，使其
平衡，记下 R0。当电桥平衡后，改变 R0 值，使检流计指针偏转４～８格， 转的格数ｎ。交换 R0 和 Rx 的位置，重复上述步骤，记下相应的数据。
比率臂 K
比较臂 R0
Rx=KR0
结果表达式： 【思考题】 (1) 推导电桥平衡公式。 (2) 什么是电桥的灵敏度？如何提高电桥的灵敏度？ (3) 怎样判断电桥是否真正达到平衡？ (4) 在惠斯登电桥实验中，接通电路后发现如下情况
惠斯khi登电桥测电阻
惠斯登电桥测电阻1.电桥测电阻的原理是什么？如何判断电桥平衡？具体操作时如何实现电桥平衡？2.用什么方法修正自组电桥的系统误差？3.什么是电桥的灵敏度？如何决定电桥灵敏度不够而引入的误差？4.如何根据检流计指针的偏转方向（桥上电流的流向）判断R S 值是偏大还是偏小？5.当惠斯登电桥达到平衡后，若互换电源与检流计位置，电桥是否仍保持平衡？试证明之。
6.用惠斯登电桥测电阻，比率臂电阻R A 、R B 应怎样选取才能保证测量有较高的准确度？7.如果取比率臂电阻R A =R B ，调节R S 从0到最大，检流计指针始终偏向一侧，这说明什么问题？应做怎样的调整，才能使电桥达到平衡？8.欲提高惠斯登电桥的灵敏度，主要有哪几种方法？ 9.如图2，试说明电桥上电阻R M 的作用是什么？实验中K 2应如何操作？10.将比率臂电阻R A 、R B 换成精度不高的碳膜电阻，测待测电阻R X ，能否得到理想的结果？为什么？水利监理实施细则资料汇总目录1 设计文件、图纸审核监理实施细则 (1)2 工程施工测量监理实施细则........................................................... 错误！未定义书签。
3 建筑材料质量监理实施细则........................................................... 错误！未定义书签。
4 原材料及混凝土检测试验监理实施细则....................................... 错误！未定义书签。
5 土石方开挖工程监理实施细则....................................................... 错误！未定义书签。
6 土石方填筑工程监理实施细则....................................................... 错误！未定义书签。
实验 9 用惠斯登电桥测电阻.
在箱式惠斯登电桥中通常将R 1与R 2的比值做成10的整数次方，如
K r =0. 001, 0. 01, 0. 1, 1, 10, 100, 1000等。这样R x的有效数字位数就决定于比较臂R 0的有
效位数。比较臂R 0是一个旋钮式电阻箱，有四个（或五个）旋钮。为了使R 0的各档都工作，以保证R 0有最多的有效数字位数，应该根据被测电阻R x的数量级正确地选择R 1/R 2的比值。
o
E lim =±(α%(K r R 0+
K r R N
（4）10
上式中K r是倍率，R 0是测量盘（比较臂）示值。第一项正比于被测电阻值；第二项等级指数α是常数项，R N为基准值，暂取为5000Ω作为实验教学中一种假定的简化处理。主要反映了电桥中各标准电阻（倍率K r和比较臂R 0）的准确度。等级指数α往往还与一定的测量范围、电源电压和检流计的条件相联系，以QJ23型箱式电桥为例，当测量范围在10Ω～9999Ω时，α=0.2（电源电压E=4.5V）；10Ω以下, α=2（E=4.5V）；在10kΩ～
对自搭电桥，比率臂电阻不是标准电阻，它们的实际值与标称值有偏差，这样比率系数K r =R 1/R 2的实际值与标称值也不同，这就给测量带来较大的系统误差。为消除该系统误差，可将R 0与R x对换位置，把对换前后的测量结果相乘，并开方得到
R 1⎞⎛R 2
⎟R X =⎜R ' ⎜R ⎟0⎜⎜R ⎝2⎠⎝1⎞' '
；1MΩ以上，α=2（E=15V以上）。999.9kΩ时，α=0. 5（E=6V）
若测量范围或电源检流计条件不符合等级指数对应的要求时，我们会发现电桥测量不够“灵敏”，即电桥平衡后再改变R x（实际上等效地改变R 0），而检流计却未见偏转。我们可将检流计灵敏阈（0.2分格）所对应的被测电阻的变化量ΔS叫做电桥的灵敏阈。R x的改变量ΔS可这样测得：平衡后，将测量盘电阻R 0人为地调偏到R 0+ΔR 0，使检流计偏转
直流电桥.ppt
故下式成立：
UAB=UAD，I1=I4，I2=I3
于是有：
I1R1=I2R2，I3R3=I4R4
R1 R3 R2 R4
R4为待测电阻RX，R3为标准比较电阻，式中K=R1/R2，称为比率，一 般惠斯登电桥的K有0.001、0.01、0.1、1、10、100、1000等。根据
待测电阻大小，选择K后，只要调节R3，使电桥平衡，检流计为0，就 可以得到待测电阻RX之值。
(2)预调平衡，将功能转换开关转至电压输出挡，待测电阻接至RX， R1、R2调至62Ω ，调节R3等于R ，然后G、B开关处于接通(按下) 状态，微调R3，使输出电压。
(3)开始升温，每3℃测量1个点，同时读取温度t和输出电压U0(t) ，
记入数据表中。
实验要求：
求出各点之ΔR(t)和R(t)值，作R(t)-t图，用最小二乘法求0℃时的电阻 值R0和α。
U0
U BC
U DC
R4 R1 R4
Us
R3 R2 R3
Us
(
R2 R1
R4 R4
)(
R1 R2
R3 R3
)
U
s
当满足条件R1R3=R2R4时，电桥输出U0=0，即电桥处于平衡状态。为了
测量的准确性，在测量的起始点，电桥必须调至平衡，称为预调平衡。
若R1、R2、R3固定，R4为待测电阻R4=Rx，则当R4→R4+△R时，因电桥
(2)卧式电桥R1=R4=R，R2=R3=R′，且R≠R′则:
U0
Us 4
R立式电桥R1=R2=R′，R3=R4=R，且R≠R′则:
RR' R
1
惠斯登电桥测电阻.ppt
表1
图4 电阻箱面板图
项目 未知电阻
Rx1
L1(cm)
Rx2
图3 箱式电桥原理电路
L2(cm)
Rs (欧)
误差计算（算术平均差法）：由上述以及误差传递公式得：
Rxl1l2Rs Rx l1 l2 Rs
其中，ΔL1和ΔL2用标尺最小量之半估计，ΔRs用电阻箱
仪器误差估计，即 ΔRs=级别（%）×示数。
Rs的位置互换而作第二次测量，取交换后所测得的Rx1和Rx2 之平均值作为最后的测得值。 2、箱式电桥 图3 箱式电桥原理电路 箱式电桥是将可调节的电阻R1、R2和Rs，以及检流计、电源 和开关等组成电桥的元件安装在一个箱子内，它便于携带、 使用方便。它的结构原理如图3所示。其中R1和R2作为比例 臂，改变C点的位置就可以改变R1/R2的比值。而比较臂R0由 四只可以调的变阻器串联而成，其总阻值可达9999欧。令 C=R1/R2为比率，则有 Rx=CR0 由于C是两个标准电阻的比值，可以认为它是足够准确的， 于 是 Rx 的 有 效 数 字 取 决 于 R0 阻 值 的 位 数 ， 因 R0 为 一 个 0— 9999的电阻箱，那么要将Rx测准，就要适当选择C，使R0保 持 四 位 有 效 数 字 。 例 如 ， 假 设 Rx=5.024Ω ， 若 选 C=1 （ 即 R1=R2）则由于电阻箱所限，R0只能调到5Ω桥路最接近平衡， 调不出5.023Ω来，所以Rx仅有一位有效数字。若选C=0.001，
1、 线式电桥测电阻 （1）如图2连接线路。其中Rs用电阻箱，R用滑动变阻器，G 为检流计，E是直流电源。 （2）先调节R使其为最大值，接通开关K。 （3）滑动电键D在电阻丝AB中部附近不断地与AB接触，并调 节电阻箱Rs，使检流计指针指零。 （4）逐渐减小R的值，并微调Rs或D的位置，使检流计指针
实验8惠斯登电桥测电阻.
大学物理实验教案实验名称：惠斯登电桥测电阻1实验目的(1) 了解电桥平衡测电阻的原理。
(2)掌握惠斯登电桥测电阻的方法。
(3) 了解线式电桥中校正系统误差的互易测量法。
2实验仪器直流稳压电源、线式电桥实验板、电阻箱、滑动变阻器、指针式检流计、 型箱式电桥、几种不同规格的待测电阻。
3实验原理及方法(1)平衡电桥的原理:电阻器是各种电器中使用最多的电子器件之一。
惠斯登电桥用于测量中值电阻，其 基本原理是利用电桥处于平衡状态时来测电阻。
如图所示，R1、R2、R0、Rx 满=—=^―=足：凡 (人=° )时，电桥处于平衡状态，此时检流计 G 的电流为零。
如果 选择三个已知且可调的电阻构成电桥的三个臂，未知待测电阻当作一个臂，那么分别调节R1、R2、R0使电桥平衡，就有 农，即而测得Rx 0(2)测量方法:1）用线式电桥测电阻：在1米长的粗细均匀的电阻丝上找到一点，将电阻丝分成 两段，这样电桥的四个桥臂由 Rx 、R0、La 和Lb 构成。
当电桥平衡时有UJ —23'心\若电阻丝的粗细均匀有问题或两端接点不够准，这样测得的Rx存在系统误差，应进行校正。
将Rx和R0对调重新接好，当电桥再次平衡时有J =工瓦& " J」宀""氐匚，将上面这两个公式相乘后开方得' S ，这种方法称为互易测量法。
2）用QJ-23型箱式电桥测电阻：根据待测电阻的大小，正确选择比率臂（R1/R2）,调节R0直到电桥平衡，昇供可测得Rx。
4教学内容（1）实验内容及步骤: 1）自组线式电桥测电阻按教材上的图8-2接好电路，电源输出2.5V，滑动变阻器R的滑动头置于中间。
预估Rx （大约1K Q）。
选定电阻箱R0并调至该数值上。
进行平衡判断调节。
调小R （趋于零），提高电桥灵敏度，继续调节接触点在电阻丝上的位置使电桥处于平衡状态，记下La和Lb的数据。
断开电源，调大R,将Rx和R0互易接好，重复上述过程，记下La，和Lb，的数据。
惠斯通电桥法测电阻课件
从上式可知，RX 与比例臂R1 、R2（或L1、L2）无关，它 仅决定于比较臂R0的准确度。可以证明当 KR1 R2 1 时，电桥
的灵敏度最高，由于灵敏度限制而引起的误差最小。为此测量时
可先将D点放在电阻丝的中点，改变R0的值，使电桥尽量接近平衡，
然后微调D点的位置即可使电桥达到平衡。
惠斯通电桥法测电阻
实验内容
1、 用滑线式电桥测量电阻
电阻的测量
截面积和电阻率都均匀的电阻丝
RxR R1 2R0L L1 2R0L L1L1R0
惠斯通电桥法测电阻
为了消除电阻丝不均匀带来的误差，可用交换R0与 Rx 的位置
重新测量 的方法来解决。则有
RxR R 1 2R0 L L1 2R0 L L1L1R0
惠斯通电桥法测电阻
实验原理
1、 惠 斯 通 电 桥 原 理 图
惠斯通电桥法测电阻
2、电桥平衡 IG=0
则
UAC=UAD UCB=UDB
由欧姆定律得： IxRx I1R1 I0R0 I2R2
检流计中无电流流过，故 I 1 I 2 I X I 0
整理得： R X R1 R0 R2
或
RX
R1 R2
惠斯通电桥法测电阻
QJ23型直流电桥
惠斯通电桥法测电
范围（ ）
相对不确定度
• 根据待测电阻的估计值，确定倍率，使阻值与倍率的乘积接近
的估计值。 • 按下“B”、“G”按键，观察检流计指针偏转程度，并逐个调节比
较臂的千、百、十、个位读数旋钮，直到检流计准确指零为止。 • 记录（比较臂四个转盘电阻之和）与倍率的值，求出待测电阻
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惠斯登电桥测电阻实验ppt
根据误差分析的结果，采用适当的修正方法，减 小系统误差和随机误差的影响，提高测量精度。
06
实验结论
总结实验结果
01
采用了惠斯登电桥测量电阻，实验结果显示，当检流计偏转幅度较小时，通过 调节可动检流计的旋钮，能够将电阻精确到小数点后4位，具有较高的测量精度 。
02
随着外接电源电阻的增大，电桥平衡时测得的电阻值也会随之增大，这说明外 接电源电阻的大小会对测量结果产生影响。
VS
解决方法
可以通过采用高灵敏度的检流计和稳定性 更好的电源以及内阻更小的信号源来解决 上述问题。
THANKS
03
实验器材
实验器材
• 电源 • 检流计 • 被测电阻 • 计时器 • 实验操作手册或指导书 • 实验台或实验桌 • 实验环境（如室内或室外、有无特殊环境要求等）
04
实验步骤
连接电路
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准备器材
惠斯登电桥、电阻箱、电源、检流计、导线若 干、纸笔等。
连接电源
将电源与电桥、检流计连接，注意正负极不要 接反。
03
在实验过程中，固定检流计的偏转幅度最大值可达到20微安，当检流计偏转幅 度较小时，通过调节可动检流计的旋钮，能够将电阻精确到小数点后4位。
电桥测电阻的优缺点
优点
采用电桥测电阻的方法可以避免直接测量电阻时由于引线电阻和接触电阻的影响 而导致测量误差的问题。同时，这种方法测量精度较高，适用于精密测量和高电 阻的测量。
了解惠斯登电桥的结构和特点
结构特点
惠斯登电桥由电源、开关、检流计、四个电阻组成，其中两个电阻为已知标 准电阻，另外两个为待测电阻和可调电阻。
优点及应用
惠斯登电桥结构简单，操作方便，测量的准确度高，可广泛应用于各种电阻 测量场合。
用惠斯登电桥测量电阻
图17-1 惠斯登电桥原理 实验17 用惠斯登电桥测量电阻一、实验目的1．掌握用惠斯登电桥测量电阻的原理和方法2．了解金属导体电阻随温度变化的规律，用作图法（或最小二乘法）处理实验数据，求出导体的电阻温度系数。
二、实验仪器QJ23型箱式惠斯登电桥、恒温水浴锅、待测电阻、温度计及导线等。
三、实验原理1．惠斯登电桥的电路原理测电阻的方法很多，其中最常用的是伏安法和电桥法两种。
用伏安法测电阻时，除了因电压表、电流表准确度不高带来的误差外，还由于电表内阻和电路本身的影响，也不可避免地带来误差。
1843年惠斯登设计了一种电桥电路，根本不用电压表、电流表，大大地提高了电阻的测量精度。
惠斯登电桥的原理性电路如图17-1所示，4个电阻R 1、R 2、R 3和R 4联成一个四边形abcd ，每条边称为电桥的一个“桥臂”，在对角a 和c 之间接上工作电源E ，在对角线bd 上再接上检流计G 。
电桥的“桥”就是指bd 这条对角线而言;它的作用是将桥两端的电位直接进行比较。
电源接通后，bd 两点的电位一般并不相同，因此检流计中有电流通过，指针必然偏转。
测量时若适当调节桥臂电阻，可使桥上没有电流通过(I g =0)，检流计指零，此时称为电桥平衡。
电桥平衡时，d b U U =，x I I =1，s I I =2于是 2211R I U R I U ab ad ===S cb x cd R I U R I U 21===将两式相除，得4个桥臂电阻的关系为sx R R R R 21= 因此待测电阻R x ，可表示为s s x MR R R R R ==21 (17-1) (17-1)式称为电桥的平衡条件。
式中，R 1 、R 2称为比例臂电阻，其比值M 称为倍率，R S 称为比较臂电阻。
若M （或R 1 、R 2）和R S 已知，待测电阻R x 就可由（17-1）式求出。
调节电桥平衡有两种方法：对滑线式电桥，是保持R s 不变，通过调节R 1/R 2的比值使电桥平衡；对箱式电桥，是保持R 1/R 2不变，通过调节R s 使电桥平衡。
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惠斯登电桥原理如图1所示。电阻R1、R2、RX、RS组成电桥 的四个臂，检流计的作用是比较B、D两点的电位，当B、D 两点电位相等时，检流计中无电流通过，这种状态称为电 桥平衡。 电桥平衡时有： Ig=0 且 Ix=Is, I1=I2 IxRx=I1R1, IsRs=I2R2
图1
惠斯登电桥原理图
图2 滑线式电桥测电阻实验连接图
电桥平衡时，测得R0=5023Ω，Rx=0.001Χ5023=5.023Ω,可 以得到四位有效数字，由此可见，对应于大小不同的等测电 阻，比率C的选择应有所不同。 3、电桥灵敏度 实验中，电桥是否达到平衡是通过观察检流计指针有无偏转 来判断的，由于指针的偏转小于 0.1 格时，眼睛不能察觉出 来。因此，检流计本身的灵敏度直接影响了电桥的灵敏度。 电桥的灵敏度是这样定义的：当电桥达到平衡时，使其 中一个臂的电阻值R改变一个微小的量△R，电桥偏离平衡， 使检流计指针偏转△n格，则电桥的灵敏度S为：S n R 显然，当电阻相对变化相同时，△n越大， R 电桥灵敏度越大，对电桥平衡的判断越容易，即测量的结果 越准确，因此，提高电桥灵敏度是提高电桥测量准确度的一 个重要方面。 理论和实验都可以证明，适当提高工作电压，选用灵敏度高 内阻较低的检流计，也有利于电桥灵敏度的提高。
于是有 即 Rx= R 2 Rs （1） 实验时，只要读出Rs及比率R1/R2就可以求得待测电阻Rx的 大小。 惠斯登电桥的实际装置有滑线式电桥和箱式电桥两种。 1、滑线式电桥 如图二所示，图1中的R1和R2被一根电阻丝AB所代替，Rs用 电阻箱。在电阻丝上安有可以滑动的电键D，D点两边的AD 和BD就分别是R1和R2，滑动D就可以改变R1和R2的比值。 因为R=ρl/S,对同一材料的均匀电阻丝来说，电阻率ρ R1 l1 和横截面积S是恒量，故有 R 2 l 2 l1 Rx Rs 上式代入（1）式得 （2） l2 可见，量出电桥平衡的长度 l1和 l2；读出Rs的大小， 就测出Rx。 由于电阻丝的截面积及其他情况并不各处相同，直接 应用（2）式求得Rx会带来一些误差，为消除这种误差，采 用交换法，即在第一次测量完后，将等电阻Rx与标准电阻
[实验知识要点] 1、惠斯登电桥测电阻的公式： Rx=Rs 2、电阻丝的电阻计算公式：R=ρ 3、对同一材料的均匀电阻丝来说，电阻率ρ和横截面积S 是恒量，故有 [实验器材] 滑线电桥，电阻箱，检流计，滑线变阻器，直流电源、待测 电阻、箱式电桥、开关、导线。 [实验内容和步骤] 1、 线式电桥测电阻 （1）如图2连接线路。其中Rs用电阻箱，R用滑动变阻器，G 为检流计，E是直流电源。 （2）先调节R使其为最大值，接通开关K。 （3）滑动电键D在电阻丝AB中部附近不断地与 AB 接触，并调 节电阻箱Rs，使检流计指针指零。 （4）逐渐减小R的值，并微调Rs或D的位置，使检流计指针
惠斯登电桥测电阻
[摘要] 直流电桥是一种用来测量电阻与电阻数值之间有一定函数关 系的量的较量仪器，它是根据被测量和已知量在桥式线路上 进行比较而获得测量结果的为了适应不同的目的，设计电桥 种类有多种。不同的电桥还可以测量电容、电感等电学量， 通过传感器，利用电桥电路还可以测量一些非电学量，如压 力、温度、湿度等。本次实验的惠斯登直流电桥，是用来精 确测量几十至几百千欧的中值电阻。 [实验目的、要求] 1、掌握惠斯登电桥测电阻的原理; 2、了解电桥灵敏度的意义和交换法消除系统误差的方法； 3、学会正确使用箱式电桥测电阻的方法。 [实验原理] “电桥”是十分重要的电磁学基本测量仪器之一。可用来测量 电阻的阻值、电容器的电容及其损耗、线圈的电感量等。它 的测量原理是基于电位比较的方法。
Rx R1 Rs R 2
R1
Rs的位置互换而作第二次测量，取交换后所测得的Rx1和Rx2 之平均值作为最后的测得值。 2、箱式电桥 图3 箱式电桥原理电路 箱式电桥是将可调节的电阻R1、R2和Rs，以及检流计、电源 和开关等组成电桥的元件安装在一个箱子内，它便于携带、 使用方便。它的结构原理如图 3所示。其中R1和 R2 作为比例 臂，改变C点的位置就可以改变R1/R2的比值。而比较臂R0由 四只可以调的变阻器串联而成，其总阻值可达 9999 欧。令 C=R1/R2为比率，则有 Rx=CR0 由于 C是两个标准电阻的比值，可以认为它是足够准确的， 于是 Rx 的有效数字取决于 R0 阻值的位数，因 R0 为一个 0— 9999 的电阻箱，那么要将Rx 测准，就要适当选择 C，使R0 保 持四位有效数字。例如，假设 Rx=5.024Ω，若选 C=1 （即 R1=R2）则由于电阻箱所限，R0只能调到5Ω桥路最接近平衡， 调不出5.023Ω来，所以Rx仅有一位有效数字。若选C=0.001，
指零。为更好判断检流计中有无电流通过，可使滑动电键 D 反复不断地与电阻丝AB接触、断开，即跃接法。如这时检流 计指针始终指零，则表明电桥达到平衡。断开开关，记录下 此时l1 、l2和Rs的值。 图4 电阻箱面板图 （5）将Rx和Rs位置互换，重复上述的测量步骤。（注意： 此时，Rx=Rs ） 2、 箱式电桥测电阻 （1） 本次实验所用的电阻箱的面板图如图 4 所示。实验所 用的内接电源已安装好，无需再接电源。 （2） 把等测电阻Rx用导线连接于6上 （3） 估计待测电阻的数量级，并按表2所求调好比例臂旋 钮3和比较臂旋钮5。 （4） 调节零位调节器4使检流计9指针指零。 （5） 按下按钮7和8，并进一步调节比较臂5使检流 计指
针指零。则： Rx=比例臂读数 × 比较臂读数 [数据记录与处理] 1、用线式电桥测电阻
表1
项目 未知电阻 Rx1 Rx2
图4
电阻箱面板图
图3 箱式电桥原理电路
L1(cm)ຫໍສະໝຸດ L2(cm)Rs (欧)
误差计算（算术平均差法）：由上述以及误差传递公式得： 其中，ΔL1 和ΔL2 用标尺最小量之半估计，ΔRs用电阻箱 仪器误差估计，即 ΔRs=级别（%）×示数。 2、用箱式电桥测电阻 表2 仪器准确度等级：f=