惠斯登电桥测电阻.ppt

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
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，
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。
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
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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)
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=
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。
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
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
[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