《惠斯通电桥测电阻》PPT课件
《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）。
惠斯通电桥测电阻
外 接 电 源 内 接 外 接
3.箱式电桥： 如图为一箱式电桥面板图。线路、原理同 注意 1.外接电源 前,电桥平衡时，Rx=KRs 电压 3V ＋ 2.使用中， － 倍率选择 连接片应接 ×1000 ×100 在“外接” 不用时，连 ×10 ×1 接Rx 接片应接在 B G “内接”
实验原理
实验原理
2.板式电桥：
如图，为一板式电桥，R1R2用一根固定在米尺上的均匀的 电阻丝替代，D为滑键，在不同处按下时可改变L1、L2之比 由于电阻丝是均匀的，所以R1/R2=L1/L2 R x=（L1/L2）Rs=KRs 实验中我们选K为一定值，调节Rs使电桥平衡，据上式 即可求出Rx 。 G Rx 为了消除电阻分布不均及接触电阻不同等系统误差，实 Rs 验中往往将Rx与Rs换 位，保持K不变重新 L1 L2 D 调至平衡，此时测 得为Rs’则 略 Rx=√RsR s’
注意事项
数据处理
1.将实验数据填入有关表格。P106 2.说明 ∆Rx≈∆Rs（推导略） ∆Rs=∆仪=（Rs×0.1%+0.002m) Rs应取Rs 、Rs’中较大的数值。 (p=0.99)
式中m为接入线路中的旋钮个数（请阅读P42）
4.电桥的灵敏度： S0=∆n/(∆Rx/Rx)(div) 可见，提高电桥灵敏度的方法为： •选择灵敏度高的检流计 •选择适当的倍率 •适当提高电源电压
实验仪器
L1 D 板式电桥 电阻箱 L2
＋ － BG 箱式电桥 检流计
滑线变阻器、待测电阻、电池、电键、导线等
实验内容
Rx
G
Rs
1.板式电桥测电阻：
惠斯通电桥测电阻
• • • • • • 实验简介 实验原理 实验仪器 实验内容 注意事项 数据处理
电桥电路PPT课件
【解析】电桥的平衡条件如图2-11-5所示。
1 3
电桥平衡时，邻臂电阻的比值相等或对臂电阻的乘积相等，即 2 = 4 或R 1 R 4 =R 2 R 3
。惠斯通电桥有多种形式，常见的为滑线式电桥。本题中 =
70
30
R= ×60=140Ω。
（即令电压源短路、电流源开路）的等效电阻。
本章考点总结
两种实际电源模型的等效变换
实际电源可用一个理想电压源E和一个电阻0 串联的电路模型表示，也可用一个理想电流源 和
一个电阻 并联的电路模型表示，对外电路来说，二者是相互等效的，等效变换条件是
0 = , = 或 = /0
惠斯通电桥法可以比较准确的测量电阻，其原理如图2-11-1所示。
1 、2 、3 为可调电阻，并且是阻值已知的标准精密电阻。4 为被测电阻，当检流计的指针
指示到零位置时，称为电桥平衡。此时，B、D两点为等电位，被测电阻为
2
4 =
1 3
惠斯通电桥有多种形式，常见的是一种滑线式电桥。
知识点精讲
直流电路
考纲解读
一、最新考纲要求
1.掌握电桥平衡的条件，记住计算公式；
2.理解电桥电路的应用。
二、考点解读
必考点：电桥平衡的条件的公式。
重难点：惠斯通电桥法测量电桥平衡时，邻臂电阻的比值相等，或对臂电阻的乘积相等。
1 3
=
1 4 = 2 3
2 4
2.应用
动势的代数和，即
∑ = ∑
本章考点总结
支路电流法
以各支路电流为未知量，应用基尔霍夫定律列出节点电流方程和回路电压方程，解出各支路电
电桥法测电阻PPT
实验结束后电桥选择“断”，粗细按钮松开，电子检流 计旋到“表头保护”挡位。
电阻的分类
中电阻： 10- 106 Ω
特点：测量方法最多
高电阻： 107- 1018 Ω
特点：电流太小
低电阻： 10-7- 1 Ω
特点：电压太小；导阻、中阻、高阻
短路：使指针在平衡位置，快速稳定 电计：接通电路，进行计量（测量） 制动拨钮，指针固定 使用前先调零
测量数据
要记录有效数字，不起作用的旋钮读数不算有效数字 要记录原始数据，如刻度数、格数等，不要直接记录长度或电流电压等
实验结束按原样整理仪器
注意事项
2 u ( RX ) u 2 ( R ) u ( RX ) X 仪 灵
2
2
2
2
u灵 (R X )
合成不 确定度
电桥法——单电桥测中值电阻
QJ45型箱式电桥
C R2 I2 A I1 I R1 D E S1 Ig RN B RX
RX=CRN——C选取原则： 使RN取最多有效数字
仪 a%( R x R0 ) 10
G
S2
2.灵敏度
R n n S 2 RX R1RN
灵 0.2 S
探究电桥灵敏度 和哪些因素有关
惠斯通电桥
3.不确定度
传递公式
R X RN R N
灵 (R X ) 3 0.2 S 3 0.2 R1 R N 3R2 n
u仪 (R X ) RX
仪 (R u仪 (R 1 u仪 (RN ) 1 仪 (RN ) N ) N) 2 RN 2 3R N R N 3R N
惠斯通电桥测量电阻
•伏安法
电流表、电压表准确度不高；
表内阻及线路电阻误差；
•电桥法
电位比较法测量，将待测电阻与标准电
阻进行比较，精确度高，操作简洁。
电桥有许多种,不仅可以测量电阻,不同的 电桥还可以测量电容、电感、温度、压力、真 空度等许多物理量，也广泛应用于近代工业生 产的自动控制中。
实验内容
4、实验完成后× 100和× 10两档不允许全为0。 5、环境湿度较低（即干燥），测量时如发生静 电干扰，可将电桥接地端钮接地后即可消除。 6、做完实验，关闭电源。
两人取不同电阻计算
推到过程 为测量值
105
104
102
6
105
106
104
10
15
实验步骤
4）根据R1、R2和Rx的估计值，计算出Rs，并在电桥 测量盘调至估计的Rs。
5）打开电桥仪器的电源开关，指示灯亮。 6）按下“粗”及“电源（单）”按钮，调节RS使检 流计指零；再按下“细”及“电源（单）”按钮，再次 调节RS使检流计指零，电桥平衡。测量时，可先将检流 计灵敏度选择位较低档，待电桥逐步平衡后，再提高检 流计的灵敏度，然后再调节RS，使电桥重新平衡，这样 既提高测量的准确度，又避免检流计受剧烈的冲击。
附：四色环电阻
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
第一位数 第二位数
1000 (1k)
1 102 10% 第三环若是金色，取-1， 0 允许误差 若是银色取-2
倍乘数
误差：金色 — 5%, 银色 — 10% , 无色 — 20%.
附：待测电阻
棕
棕
棕
黑棕
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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惠斯通电桥法测电阻课件
04
实验注意事项与安全
Chapter
实验操作注意事项
01
确保电源电压在规 定范围内，以免损 坏电桥电路。
02
在连接电路时，应 确保所有连接点接 触良好，防止出现 接触不良引起的误 差。
03
在测量电阻时，应 先进行电桥平衡调 节，确保电桥平衡 后再进行测量。
04
在实验过程中，应 避免随意移动电桥 臂上的电阻，以免 影响测量精度。
电桥法测电阻的误差来源及减小方法
电源电压稳定性
电源电压的波动会影响电桥的平衡，从而影响测量结果。 为减小误差，应使用高稳定度的电源或采用其他方法补偿 电源电压波动的影响。
电阻箱的误差
电阻箱的阻值会受到温度、湿度等因素的影响，从而导致 测量误差。为减小误差，应选择高精度、低温度系数的电 阻箱，同时对电阻箱进行定期校准。
惠斯通电桥法测电阻课件
目录
• 惠斯通电桥法测电阻简介 • 实验操作步骤 • 实验结果分析 • 实验注意事项与安全 • 实验思考与拓展
01
惠斯通电桥法测电阻简介
Chapter
惠斯通电桥法测电阻的原理
01
惠斯通电桥法是一种利用电桥平衡原理测量电阻的方法。通过比较已知电阻和未 知电阻在电桥中的电压或电流，可以精确测量未知电阻的阻值。
电桥测量仪
用于测量电阻的精密 仪器，具有高精度和 高稳定性。
02
已知电阻
用于电桥平衡比较的 标准电阻，其阻值已 知且精确。
03
未知电阻
待测量的电阻，其阻 值未知。
04
导线
连接电桥各部分的导 线，要求低阻抗、低 寄生效应。
02
实验操作步骤
Chapter
搭建电桥
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
1 2
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。
惠斯通电桥测电阻
或者 R 1 R 3 R 2 R 4 4）惠斯通电桥测电阻实验目的1．了解惠斯通电桥的构造和测量原理 2．熟悉调节电桥平衡的操作步骤 3．了解提高电桥灵敏度的几种途径实验仪器万用电表、电阻箱、检流计、滑动变阻器、直流电源、待测电阻、电键、 导线、箱式电桥实验原理1．惠斯通电桥工作原理图（一）是惠斯通电桥电路。
四个电阻 R 1（R x ）、 R 2、 R 3、R 4，称作电桥的四个桥臂，组成四边形 abcd 。
对角 bd 之 间连接检流计 G ，构成“桥”，用以比较桥两 端的电位。
当 b 和d 两点的电位相等时，检 流计 G 指零，即I G ＝ 0，电桥达到了平 衡状态。
此时有两式相除，得 R1 R 2 （3'）R 4 R 3 U AB U AD U BC U DC（1） 即 I 1 R 1 I 2R 2 （2） I 1 R 4 I 2 R 3 （3）c上两式表明：当电桥达到平衡时，电桥相邻臂电阻之比相等，或者说电桥相对臂电阻之乘积相等。
若R2、R3、 R4 为已知，则待测电阻 R1（ R x）可由下式求出R1 R R2R4 R x （5）R34通常称 R1 为测量臂，R2、R3为比例臂，R4 为比较臂。
所以电桥由四臂（测量臂、比较臂和比例臂）、检流计和电源三部分组成。
与检流计串联的限流电阻 R G 和电键 K G都是为在调节电桥平衡式保护检流计，不使其在长时间内有较大电流通过而设置的。
2．N 值的选取令比值 R2 / R3＝N，则R1 N R4 R x（6）通常取 N 为 10的整数次方，例如取 N等于，，1，10，100，1000 等。
这样，可以很方便的计算出 R x。
由（6）式可知，R x的有效位数由N 和R4的有效位数来决定。
如果R2、R3 的精确度足够高，使比值N 具有足够的有效位数，则可视为常数。
因此 R x的有效位数就由 R4来决定。
但 N确定后， R2、R3的数值不是唯一的，从测量精度和电桥灵敏度考虑，一般可取R2、R3 同数量级。
惠斯通电桥测电阻
惠斯通电桥测检流计灵敏度电桥种类较多，用途各异。
按其工作状态，可分为平衡电桥和非平衡电桥；按其工作电源可分为交流电桥和直流电桥两大类。
直流电桥又有单臂电桥和双臂电桥之分，即常说的惠斯通电桥和开尔文电桥。
惠斯通电桥适用于测量中等大小阻值的电阻，测量范围为10〜106C。
1 .实验目的：（1）了解惠斯通电桥的结构和测量原理。
（2）掌握用自搭惠斯通电桥测量电阻。
（3）学习电桥测电阻的不确定度计算方法。
2 .实验仪器：直流稳压电源，检流计，滑线变阻器，电阻箱（三个），保护电阻（附短路开关），待测电阻，导线3 .实验原理（1）惠斯通电桥的线路原理图5-1为惠斯通电桥的原理图，待测电阻R和R、R、R o四个电阻构成电桥的四个“臂”，检流计G连通的CD称为“桥”。
当AB端加上直流电源时，桥上的检流计用来检测其间有无电流及比较“桥”两端（即CD端）的电位大小。
调节R、R和R,可使CD两点的电位相等，检流计G指针指零（即I g=0）,此时，电桥达到平衡。
电桥平衡时，U C=L A D,I B C=U D,即IR=I2R,|x R=|0R。
因为G中无电流，所以，I1=I x,,|2=|o,。
上列两式相除，得：AR1=巴（5-1）Rx-R oR1则R x=——R o=CR（5-2）R2式（5-2）即为电桥平衡条件。
显然，惠斯通电桥测电阻的原理，就是采用电压比较法。
由于电桥平衡须由检流计示零表示，故电桥测量方法又称为零示法。
当电桥平衡时，已知三个桥臂电阻，就可以求得另一桥臂得待测电阻值。
通常称R为比较臂，R/R2（即。
为比率（或倍率），R为电桥未知臂。
在测量时，要先知道R得估测值，根据R的大小，选择合适的比率系数，把R调在预先估计的数值上，再细调R使电桥平衡。
利用惠斯通电桥测电阻，从根本上消除了采用伏安法测电阻时由于电表内阻接入而带来的系统误差，因而准确度也就提高了。
（2）电桥的灵敏度公式（5-2）是在电桥平衡的条件下推导出的，而电桥是否平衡，实验时是看检流计有无偏转来判断的。