惠斯通电桥测电阻

2、 计算得到待测电阻的阻值及不确定度， 并得到最终结论 R=Rx±UR （具体计算见实验指导与要求） ：
E R2 500 4V R3 500 R3 500 R2 500 R41(+E) 1962.0 R′41(+E) 1961.3 R42(-E) 1962．0 R′42(-E) 1961.3
R4
查桥支路上的导线、开关是否完好（注意检流计不能直接用万用电表电阻档检查） 。如果仍未查 出原因，则故障必定是四个桥臂中相邻的两相桥臂同时断开。查出故障后，采取相应措施排除 （如更换导线、开关、电阻等） 。
3、在实验原理电路图中，如果电阻箱 R2 无法准确读数，能否测出 R X ？请说明原因。 可以。经过换臂以后待测电阻������������ = ������4 ∗ ������4 无需知道 R2 与 R3 准确值，只需 R2 和 R3 保持不变即可
电源接通时，电桥线路中各支路均有电流通过。当 B、D 两点之间的电位 不相等时，桥路中的电流 I g 0 ，检流计的指针发生偏转；当 B、D 两点 之间的电位相等时，桥路中的电流 I g 0 ，检流计指针指零（检流计的零 点在刻度盘的中间） ，这时我们称电桥处于平衡状态。 减小误差：实验中自组电桥的比例臂（R2 和 R3）电阻并非标准电阻，存 在较大误差。当比例臂为 1 时，实际上 R2 与 R3 不完全相等，存在较大 的不等臂误差，为消除该系统误差，实验可采用交换测量法进行。先按原 线路进行测量得到一个 R4 值，然后将 R2 与 R3 的位置互相交换（也可将 Rx 与 R4 的位置交换） ， 按同样方法再测一次得到一个 R’ 4 值， 两次测量， 电桥平衡，则������������ = ������4 ∗ ������4
二、数据处理过程及结论
1、原始数据（整理列表）R：单位为Ω
E 500 4V 500 E 4V R2 500 R3 500 R4 1962.0 R3 500 (n=﹢2div) 1970.0 1970.0 1953.0 R2 500 R2 R3 R41(+E) 1962.0 R′41(+E) 1961.3 (n= -2div) 1953.0 R42(-E) 1962．0 R′42(-E) 1961.3
3、计算电桥相对灵敏度：
E 4V R2 500 R3 500 R4 1962.0 8.0 ｜△R4｜ (n=﹢2div) 9.0 ｜△R′4｜ (n= -2div)
R 4 1 ( R 4 R '4 ) 2
S n R 4 R4
8.5
461.6
三.习题
1、实验中如何快速判断电路是否存在故障，如何快速调节电桥平衡测出电阻？ 调节电阻 R4，用小的电阻（比如 400 欧姆） ，和用大的电阻（比如 5000 欧姆）的时候，检流计偏转 方向不同则无故障。 单桥:先预估阻值,无法预估的,先降低电桥的灵敏度,然后选比例臂或倍率为 1,然后按下电源键和检流 计键,根据偏转方向调节多档电阻盘的首档,如果检流计方向改变,则接着调下一级电阻,直至接近 平衡,再调大灵敏度,最终平衡.如果调节首档不变方向 ,则改变比例臂倍率,可同时再降低灵敏度, 直到平衡.如果始终无法平衡,则可能是电阻开路或短路,或者电桥损坏. 2、试分析自组惠斯登电桥下列故障产生的原因： （1）检流计指针总偏向一边， （2）检流计指针始终 不动。 检流计指针偏向一边。出现这种情况，原因有三种：原因之一，比例系数（倍率）取值不当， 改变取值，故障即便消失。不论比例系数（倍率）和比较臂电阻取何值，检流计指针始终偏向一 边，则有：原因之二，四个桥臂中必定有一个桥臂断开；原因之三，四个桥臂中某两个相对的桥 臂同时断开。对于后两种原因引起的故障，只需用一根完好的导线便可检查确定。检查时，首先 将 Rn 调至最大，减小桥臂电流。然后用一根导线将四个桥臂中任一桥臂短路，若检流计指针反 向偏转，则说明被短路的桥臂是断开的，可用此导线替换原导线，检查出导线是否断开及电阻是 否损坏；若检流计指针偏转方向不变，则说明，被短路桥臂是完好的；若检流计指针不再偏转， 则说明对面桥臂是断开的，可进一步判明是导线还是电阻故障，接通后，用同样方法再检查开始 被短路的桥臂是否完好。最后，将查出的断开桥臂中坏的导线或电阻更换，故障便被排除 ．检流计指针不偏转（排除检流计损坏的可能性） 。这种情况的出现，说明桥（检流计）支路没有电 流通过，其原因可能是电源回路不通，或者是桥支路不通。检查故障的方法是先用万用电表检 查电源有无输出，然后接通回路，再检查电源与桥臂的两个联接点之间有无电压，最后分别检

1
1 R R 2 2 2 2 4 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱU R41 U R42 ) 4 (U R ' U R ' ) 41 42 4 R4 R4
1961.3 1962.0
=4
1.1502 ∗ 2 + 1961.3 （1.1492 ∗ 2） ≈0.217Ω
1962.0
(P 0.683) 最终结论 R x R x U R x 1961.6 0.217 1961.817
大学物理实验报告
学院、专业生命科学学院生物工程姓名学号成绩
惠斯通电桥测中值电阻
〔目的〕 ：
1、掌握惠斯通电桥测电阻的原理。 2、正确的接线。 3、仪器主要是检流计的正确使用（第三章 P83） 、电阻箱和电位器（第三章 P93-97） 。 4、新旧仪器等级的含义，如何估算仪器误差(P)。 5、实验结果不确定度的计算；了解影响电桥灵敏度的几个因素。
2
2
2
2
' ' ' ' 1 R41 R42 R41 R42 R R42 R R42 2 ( U R41 ) ( U R42 ) 2 ( 41 U R ' ) 2 ( 41 U R ' )2 ' ' ' ' 4 R41 R42 R41 R42 R41 R42 41 R41 R42 42
，
2、测量公式：由电桥平衡的理论条件可得： RX
R2 R R4 ， 2 为比例臂且 R2=R3=500.0 ， R4 为比较臂。 R3 R3
3、电桥相对灵敏度定义： S
n ，在电桥平衡后保持比率臂不变，改变比较臂电阻 R4,使得检流计指针偏转 n RX RX
格。 电位器作为限流器串接于电源回路中，不仅用于调节桥臂电流的大小，而且还对电桥灵敏度起着调节作用。先调到 最大也起到保护检流计的作用。粗测时，将其阻值调至最大，使桥臂电流减小，降低电桥灵敏度；细测时，将其阻 值调至最小，使桥臂电流增大，提高电桥灵敏度。
1 (R 41 R 42 ) 2
1 ' ' (R 41 R 42 ) 2
R x R4 R4
1962.0
R '4
1961.6
1961.3
������4 为老式，等级 a=0.1 级, b=0.005Ω。 ： R a % R bm
R 41 R 42 0.1% 1962.0 0.005 * 6 1.992
‘ ‘ R R 42 0.1 % 1961.3 0.005 * 6 1.991 41
U R 41 U R42
R 3

1.992 3
‘ 1.15 U ’ U R42 R 41
R 3

1.991 3
1.149
U Rx
Rx Rx Rx Rx U U U U ' ' R R 41 42 R ' R41 R ' R42 41 R42 R41 42
，
实验数据测量记录（拍照附上实验课上完成并由教师检查、签名的原始数据。 ）
记录内容： 1、R4 电阻箱型号和级别： 2、记录测中值电阻的测量结果： 3、记录测电桥灵敏度的测量结果：
R 单位： R 单位：
〔仪器〕 ：(名称、规格或型号)
直流稳压电源、AC5/2 型直流指针式检流计、ZX21 型电阻箱 3、滑线变阻器、待测电阻、电位器、换向开关、导 线若干
〔原理〕 ： （惠斯通电桥原理图，测量原理、主要公式及减小误差的方法，实验中电位器的作用以及
其阻值先大后小的意义）
1、 电桥平衡判据：如电路图中，UB=UD，或 IG 0 。