实验二、惠斯通电桥测电阻
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
S=50（格），则当Rx改变=2%时，检流计可以有一格的偏
转。通常观测者可以察觉出0.2格的偏转，这就是说，由于检
流计灵敏度的因素所带来的测量误差
RX 1 0.2 0.4
RX S
在一般情况下，Rx是固定电阻，阻值不能改变。可以证
明，在电桥平衡时有
n n
Rx
Rs
Rx
Rs
所以上式可写成： S n Rs Rs
5.采用跃按法，先后按下“B”、“G”调节读数盘， 使检流计指零，先后松开“G”、“B”记录读数；
6.重复步骤2—5，共测六组数据； 7.用待测电阻RX3替代RX1，重复步骤2-6； 8.将电阻箱（置于4000Ω档）接入待测臂RX处，调
整倍率和读数盘，使电桥平衡，检流计指零，记 录RX的值; 9.取RX的改变量△Rx分别为2Ω 、4Ω 、6Ω 、8Ω 、 10Ω 分别记录检流计的偏转格数△n; 10.恢复仪器，整理实验器材、场地。
电桥灵敏度
实验中判断电桥两端是否平衡的依据是看检流计 的指针是否偏转。但检流计的灵敏度总是有限的。
假设电桥在R1/R2=1时调到了平衡，则有Rx=Rs, 这时若把Rx改变一个量Rx，电桥就应失去平衡，从 而有电流Ig通过检流计。但若Ig小到使我们察觉不出 检流计偏转时，那么我们还会误认为电桥仍然是平 衡的，从而得出不准确的电阻值 Rx Rs ，Rx就是Rx 由于检流计灵敏度不够而带来的测量误差。
注意事项
1. 检流计调零 测量前应预先调好检流计零位。
2. 电源及检流计开关 B是电源按钮开关，实验中不要将此开关按下 锁住，以避免电流热效应引起电阻阻值改变， 并防止电池很快耗尽。
实验简介
•惠斯通电桥的测量原理是比较法，具有测试灵敏 度高、测量精确和使用方便等特点，被广泛应用 于现代工业自动控制电器技术和非电量电测法中。
•学习掌握惠斯通电桥测量电阻的原理，了解电桥 灵敏度的概念及对测量结果精确度的影响，不仅 能为正确使用单臂电桥，而且也为分析其他电桥 的原理和使用方法奠定基础。
趣闻轶事
惠斯通电桥其实不是惠斯通本人发明的
在测量电阻及进行其它电学实验中经常会用到一 种叫惠斯通电桥的电路，很多人误认为它是惠斯通 本人发明的。其实这是一个误会，这种电桥是由英 国发明家克里斯蒂在1833年发明的。但是由于惠 斯通是第一个使用这种电桥来测量电阻的人，所以 习惯上人们把这种电桥成为惠斯通电桥。
若待测电阻Rx为1200Ω左右。由Rx =C·Rs可知，只有 选取C=1时，Rs的四个旋钮才都用上，使电桥的平衡精
细到四位有效数字。
此例若选C=0.1，用这只电阻箱能把桥调平衡吗？若选
C=10，Rs可获得几位有效数字？
电桥测量的不确定度
电桥的准确度等级与所选择的倍率有关；QJ23电桥各级倍
率与有效量程、基准值、准确度等级指数的关系可见下
电桥灵敏度
我们为了衡量电桥的灵敏程度，引入了电 桥灵敏度的概念，它定义为：S n
Rx / Rx 式中，R是x 在电桥平衡后 R的x微小改变量.
式中 是n由于电桥偏离平衡而引起的检流 计偏转格数。S越大，说明电桥越灵敏，带 来的误差也就越小。
电桥灵敏度
检流计偏转一格相当于被测电阻的相对变化为 1S。例如
表：
wk.baidu.com
准确度
倍率 C
有效量程(欧姆)
基准值
等级指数(a)
1000
106~1111×104
107
2
100
105~1111×103
106
0.5
10
104~1111×102
105
0.5
1
103~1111×10
104
0.2
0.1
100~1111
103
0.2
0.01
10~111.1
102
0.2
0.001
1~11.11
实验目的
1 掌握惠斯登电桥测电阻的原理; 2 学会使用电桥测量电阻的方法; 3 了解提高电桥灵敏度的几种途径.
实验仪器
QJ23直流电桥
QJ23a直流电桥
实验原理
电桥平衡的条件是B，D
两点电位相等 ，即
I1R1 I 2 R2 , I x Rx I s Rs
又 I1 I x , I2 I s
10
2
测量不确定度可由下面公式计算：
m
100
RN 10
Rx
实验内容
测量待测电阻RX1的阻值 测量待测电阻RX3的阻值 测量电桥的灵敏度
实验步骤
1.检查电桥设置，对于QJ23a型直流电阻电桥，将电 源B的“内一外”接拨动开关和检流计G的“内一 外”接 拨动开关置于内接位置；对于QJ23型直流 电阻电桥，打开电源开关，将检流计G的中间接线 柱与“外”接接线柱用金属片段路即可；
2.按下电源按纽B，观察检流计指针是否指零，若不 为零调整检流计上方的调零旋钮使其指零；
3.估计待测电阻RX1的阻值（根据色环指示，或用万 用表粗测），先选择好倍率C的取值，然后预置电 桥上的倍率转换开关和四个读数盘的读数（保证测 量结果有四位有效字）；
4.将待测电阻接至电桥的待测臂RX上；
实验步骤
实验二、惠斯通电桥测电阻
Wheatstone bridge
Wheatstone
惠斯通(1802～1875)， 英国物理学家。1802出生于 英格兰的格洛斯特。青少年 时代受到严格的正规训练， 兴趣广泛，动手能力很强， 1834年被伦敦英王学院聘为 实验物理学教授。1836年当 选为英国伦敦皇家学会会员， 1837年当选为法国科学院外 国院士。1868年由英王封为 爵士，1875年10月19日在 巴黎逝世。终年73岁。
电桥灵敏度
影响电桥灵敏度S的几个因素 ➢电源电压的高低 ➢检流计本身的灵敏度 ➢四个桥臂的搭配 ➢桥路电阻的大小
倍率C与测量精度
本实验中Rs是一只四钮电阻箱，调节范围为1～9999Ω， 最小调节量为1Ω；显然比较臂电阻Rs调节位数越多，给
测量带来的误差就越小。为此在测量时要恰当地选取倍
率C，以使Rs调节的有效位数尽量多。
所以有
Rx
R1 R2
Rs
令 C=R1/R2，称为“倍率”,用C表示，则式（2）
可写为Rx =C ·Rs。因此当电桥调平衡后，只要读出 C 和 Rs值，待测电阻Rx便可得到。
箱式电桥
箱式电桥内部
电路如图，其中： 比例臂R1/R2有七种 值×0.001、×0.01、 ×0.1、×1、×10、 ×100、×1000。 比较臂Rs为4个可 调电阻9×1Ω、 9×10Ω、9×100Ω、 9×1000Ω
转。通常观测者可以察觉出0.2格的偏转，这就是说，由于检
流计灵敏度的因素所带来的测量误差
RX 1 0.2 0.4
RX S
在一般情况下，Rx是固定电阻，阻值不能改变。可以证
明，在电桥平衡时有
n n
Rx
Rs
Rx
Rs
所以上式可写成： S n Rs Rs
5.采用跃按法，先后按下“B”、“G”调节读数盘， 使检流计指零，先后松开“G”、“B”记录读数；
6.重复步骤2—5，共测六组数据； 7.用待测电阻RX3替代RX1，重复步骤2-6； 8.将电阻箱（置于4000Ω档）接入待测臂RX处，调
整倍率和读数盘，使电桥平衡，检流计指零，记 录RX的值; 9.取RX的改变量△Rx分别为2Ω 、4Ω 、6Ω 、8Ω 、 10Ω 分别记录检流计的偏转格数△n; 10.恢复仪器，整理实验器材、场地。
电桥灵敏度
实验中判断电桥两端是否平衡的依据是看检流计 的指针是否偏转。但检流计的灵敏度总是有限的。
假设电桥在R1/R2=1时调到了平衡，则有Rx=Rs, 这时若把Rx改变一个量Rx，电桥就应失去平衡，从 而有电流Ig通过检流计。但若Ig小到使我们察觉不出 检流计偏转时，那么我们还会误认为电桥仍然是平 衡的，从而得出不准确的电阻值 Rx Rs ，Rx就是Rx 由于检流计灵敏度不够而带来的测量误差。
注意事项
1. 检流计调零 测量前应预先调好检流计零位。
2. 电源及检流计开关 B是电源按钮开关，实验中不要将此开关按下 锁住，以避免电流热效应引起电阻阻值改变， 并防止电池很快耗尽。
实验简介
•惠斯通电桥的测量原理是比较法，具有测试灵敏 度高、测量精确和使用方便等特点，被广泛应用 于现代工业自动控制电器技术和非电量电测法中。
•学习掌握惠斯通电桥测量电阻的原理，了解电桥 灵敏度的概念及对测量结果精确度的影响，不仅 能为正确使用单臂电桥，而且也为分析其他电桥 的原理和使用方法奠定基础。
趣闻轶事
惠斯通电桥其实不是惠斯通本人发明的
在测量电阻及进行其它电学实验中经常会用到一 种叫惠斯通电桥的电路，很多人误认为它是惠斯通 本人发明的。其实这是一个误会，这种电桥是由英 国发明家克里斯蒂在1833年发明的。但是由于惠 斯通是第一个使用这种电桥来测量电阻的人，所以 习惯上人们把这种电桥成为惠斯通电桥。
若待测电阻Rx为1200Ω左右。由Rx =C·Rs可知，只有 选取C=1时，Rs的四个旋钮才都用上，使电桥的平衡精
细到四位有效数字。
此例若选C=0.1，用这只电阻箱能把桥调平衡吗？若选
C=10，Rs可获得几位有效数字？
电桥测量的不确定度
电桥的准确度等级与所选择的倍率有关；QJ23电桥各级倍
率与有效量程、基准值、准确度等级指数的关系可见下
电桥灵敏度
我们为了衡量电桥的灵敏程度，引入了电 桥灵敏度的概念，它定义为：S n
Rx / Rx 式中，R是x 在电桥平衡后 R的x微小改变量.
式中 是n由于电桥偏离平衡而引起的检流 计偏转格数。S越大，说明电桥越灵敏，带 来的误差也就越小。
电桥灵敏度
检流计偏转一格相当于被测电阻的相对变化为 1S。例如
表：
wk.baidu.com
准确度
倍率 C
有效量程(欧姆)
基准值
等级指数(a)
1000
106~1111×104
107
2
100
105~1111×103
106
0.5
10
104~1111×102
105
0.5
1
103~1111×10
104
0.2
0.1
100~1111
103
0.2
0.01
10~111.1
102
0.2
0.001
1~11.11
实验目的
1 掌握惠斯登电桥测电阻的原理; 2 学会使用电桥测量电阻的方法; 3 了解提高电桥灵敏度的几种途径.
实验仪器
QJ23直流电桥
QJ23a直流电桥
实验原理
电桥平衡的条件是B，D
两点电位相等 ，即
I1R1 I 2 R2 , I x Rx I s Rs
又 I1 I x , I2 I s
10
2
测量不确定度可由下面公式计算：
m
100
RN 10
Rx
实验内容
测量待测电阻RX1的阻值 测量待测电阻RX3的阻值 测量电桥的灵敏度
实验步骤
1.检查电桥设置，对于QJ23a型直流电阻电桥，将电 源B的“内一外”接拨动开关和检流计G的“内一 外”接 拨动开关置于内接位置；对于QJ23型直流 电阻电桥，打开电源开关，将检流计G的中间接线 柱与“外”接接线柱用金属片段路即可；
2.按下电源按纽B，观察检流计指针是否指零，若不 为零调整检流计上方的调零旋钮使其指零；
3.估计待测电阻RX1的阻值（根据色环指示，或用万 用表粗测），先选择好倍率C的取值，然后预置电 桥上的倍率转换开关和四个读数盘的读数（保证测 量结果有四位有效字）；
4.将待测电阻接至电桥的待测臂RX上；
实验步骤
实验二、惠斯通电桥测电阻
Wheatstone bridge
Wheatstone
惠斯通(1802～1875)， 英国物理学家。1802出生于 英格兰的格洛斯特。青少年 时代受到严格的正规训练， 兴趣广泛，动手能力很强， 1834年被伦敦英王学院聘为 实验物理学教授。1836年当 选为英国伦敦皇家学会会员， 1837年当选为法国科学院外 国院士。1868年由英王封为 爵士，1875年10月19日在 巴黎逝世。终年73岁。
电桥灵敏度
影响电桥灵敏度S的几个因素 ➢电源电压的高低 ➢检流计本身的灵敏度 ➢四个桥臂的搭配 ➢桥路电阻的大小
倍率C与测量精度
本实验中Rs是一只四钮电阻箱，调节范围为1～9999Ω， 最小调节量为1Ω；显然比较臂电阻Rs调节位数越多，给
测量带来的误差就越小。为此在测量时要恰当地选取倍
率C，以使Rs调节的有效位数尽量多。
所以有
Rx
R1 R2
Rs
令 C=R1/R2，称为“倍率”,用C表示，则式（2）
可写为Rx =C ·Rs。因此当电桥调平衡后，只要读出 C 和 Rs值，待测电阻Rx便可得到。
箱式电桥
箱式电桥内部
电路如图，其中： 比例臂R1/R2有七种 值×0.001、×0.01、 ×0.1、×1、×10、 ×100、×1000。 比较臂Rs为4个可 调电阻9×1Ω、 9×10Ω、9×100Ω、 9×1000Ω