实验十 直流电桥测电阻
电桥是一种用电位比较法进行测量的仪器，被广泛用来精确测量许多电学量和非电学量，在自动控制测量中也是常用的仪器之一。按照用途电桥可分为平衡电桥和不平衡电桥；按照使用的电源又可分为直流电桥和交流电桥。直流电桥是用来测量电阻或与电阻有关的物理量的仪器，待测电阻在1～1000K Ω时，可用单臂（惠斯登）电桥；若测量1Ω以下的低电阻时，则必须使用双臂（凯尔文）电桥。交流电桥（万能电桥）主要用来测量电容、电感等物理量。
[实验目的]
1、 掌握用电桥测量电阻的原理和方法。
2、 学会使用单臂及箱式惠斯登电桥测量电阻。
[实验原理]
1、 单臂电桥原理
惠斯登电桥（单臂电桥）是最常用的直流电桥，其电路原理图如图10—1所示。
图中1R 、2R 和s R 是已知阻值的标准电阻，它们和被测电阻x R 连成一个四边形，每一条边称作电桥的一个臂。对角A 和C 之间接电源E ；对角B 和D 之间接有电流计G 和电键K ，电键上有1.5Ωk 保护电阻，它像桥一样。若调节s R 使桥两端的B 点和D 点电位相等，电流计中电流为零，电桥达到平衡，这时可得
2211R I R I = （10—1） x s R I R I 21= （10—2）
两式相除可得
C 图10—1 单电桥原理简图
s x R
R R R 1
2
=
（10—3） 只要电流计足够灵敏，等式（10—3）就能成立，被测电阻x R 可以从1R 、2R 和s R 三个已知的标准电阻求得。这一过程相当于把x R 和标准电阻相比较，因而测量的准确度较高。
本实验中采用QJ –23型便携式单臂电桥，它的实际电路图见图10—2，面板结构如图10—3所示。电桥各部件的作用及特点说明如下：
（1）比率臂K 相当于图10—1中的2R 和1R ，由8个精密电阻组成，其总阻值为1K Ω，度盘示值K=
1
2
R R ，即比率，分为从0.001 到1000共七档。图10—2中各电阻均以Ω为单位。 （2）测量臂s R 由四个十进位电阻盘组成，最大阻值为9999Ω，调节K 和s R 使电桥平衡时，被测电阻值为
s x R k R ?= （10—4）
图10—2 QJ –23型直流电桥线路图
（3）端钮X 1和X 2接被测电阻，B +和B -、G +和G -分别为外接电源、外接检流计用的接线端钮。
（4）检流计G ，其灵敏度约3×10-6A/div ，内阻近百欧姆，用以指示电桥平衡与否。检流计上有调零旋纽，测量前应预先调好检流计零位。实验中，我们把引起仪表示值可觉察变化的被测量的最小变化值叫灵敏阀（或叫分辨率），这里取0.2分格所对应的电流值作为检流计的灵敏阀。
（5）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的阻值变化，而影响仪器测量精度，并且还可以防止电池很快耗尽。检流计按钮开关G 一般只能跃按，以避免非瞬时过载而引起的损坏。另有一种QJ –24型电桥，它多了一个G 1开关，它的作用是测量中先按下G 1粗调，这时有分流电阻与检流计并联，粗调平衡后再按开关G 细调平衡。增设开关G 1是因为QJ –24型的准确度等级更高、检流计更灵敏的缘故。
用电桥测电阻前，通常应先知道（或用万用表粗测）被测电阻的大约值，然后预设比率盘和测量盘于相应的大约值，再细调K 和s R 之值求出测量值。
2、单臂电桥测电阻的误差
平衡电桥法测电阻的误差，主要来自两方面：
（1） 电桥灵敏度（b S ）带来的误差
电桥是否已经平衡，依赖于判断检流计是否指零。因而检流计的灵敏度大小直接影响了判断性。换言之，判断检流计是否指零所产生的误差决定了电桥的灵敏度。
电桥平衡时，改变单位电阻检流计的偏转格数α称作电桥灵敏度。
R
S b α
=
(10—5)
b S 越大，表示电桥越灵敏，判断就越准确。适当提高工作电源电压和选用低电阻的检
图10—3 QJ –23型直流电阻电桥面板图
流计将有利于提高电桥的灵敏度。通常假定仪表标尺的10
2分度为难以分辨的界限，于是由
电桥灵敏度带来的误差为 b
b S R 12
.0=?。 （2） 桥臂电阻带来的误差 由于S R R R R X 1
2
=
，可导出求算X R 的相对误差为
2222211)()()(s
s x x R R R R
R R R R ?+?+?=? （10—6） 若保持1R 和2R 比值为1，把s R 与X R 二个桥臂位置交换，再调节s R 使电桥平衡。分别测出交换前、后电桥平衡时比较臂s R 的示值1s R 及2s R ,可得到
21s s x R R R ?=
（10—7）
这样就消除了由1R 、2R 本身的误差而带来的系统误差。由式（10—7）求出x R 的相对误差为
s
s
s s s s x x R R R R R R R R ?≈
??+?=?222211)()(21 （10—8） ??
? ???=?s s x x R R R R
（10—9） ()212
1s s s R R R +=
（10—10）
它只与电阻箱R S 的仪器误差有关。对0.1级的电阻箱，()m R R s s 002.0%1.0+=?，m 为所使用的电阻箱的转盘数。
结论：
（1） 总误差等于检流计不灵敏误差与桥臂误差之和。即
22)()(x b R R R ?+?=? （10—11）
（2） 测量中将某些条件相互交换，使产生的系统误差方向相反，从而抵消测量中的部分
系统误差，称作交换法，它是处理系统误差的基本方法之一。
[实验仪器]
电阻箱、AC5型直流检流计、稳压电源、待测电阻、滑线变阻器、QJ23型直流电阻电桥
[实验内容]
1、 自搭电桥测电阻
用电阻箱自搭电桥，按图10—1原理图接线。在开关K 上并联一高值电阻R （1.5K Ω）,以保护检流计。
在测试前要考虑以下问题：
(1) 接好线路，拟好实验步骤，经教师检查后方可通电作实验。须特别注意实验中勿超过电阻箱的额定电流。
(2) 调节电桥，使它工作在最灵敏状态。
取
1
2
R R =1,测量待测电阻x R ，并以交换法消除装置不对称引起的系统误差。 2、 箱式电桥测电阻
应用QJ23型直流电阻电桥测量待测电阻值，其原理图如图10—2所示。
[数据处理]
1
21s s x R R R ?=
不确定度计算：
()212
1s s s R R R +=
??
?
??+=?≈?s s s x x R m R R R R 002.0%1.0 求出：2
222)()2.0(
)()(??
? ???+=?+?=
?s s x x b
R R R S R R R b 结果表示为：=x R x x R R ?±。 x m x R A R ?=?% (m R 为该比率下电桥的量程)
结果表示为：=x R x x R R ?±。
[思考题]
1、电桥测电阻的原理是什么？电桥平衡的条件是什么？在具体操作中是如何实现的？
2、箱式电桥中比率臂的倍率值选取的原则是什么？如果没有选择好，对结果有何影响？
3、为什么电桥上按钮开关要用跃接法？操作按钮B和G的按接顺序是什么？
4、在通电前，保护电阻R与其并联的开关K应如何处置？在实验中为提高电桥灵敏度，又应如何处置？
一、实验简介 直流电桥是一种用比较法测量电阻的仪器，主要由比例臂、比较臂、检流计等构成桥式线路。测量时将被测量与已知量进行比较而得到得测量结果，因而测量精度高，加上方法巧妙，使用方便，所以得到了广泛的应用。 电桥的种类繁多，但直流电桥是最基本的一种，它是学习其它电桥的基础。早在1833年就有人提出基本的电桥网络，但一直未引起注意，直至1843年惠斯通 才加以应用，后人就称之为惠斯通电桥。单电桥电路是电学中很基本的一种电路连接方式，可测电阻围为1~106Ω。 通过传感器，利用电桥电路还可以测量一些非电量，例如温度、湿度、应变等，在非电量的电测法中有着广泛的应用。本实验是用电阻箱和检流计等仪器组成惠斯通电桥电路，以加深对直流单电桥测量电阻原理的理解。本实验的目的是通过用惠斯通电桥测量电阻，掌握调节电桥平衡的方法，并要求了解电桥灵敏度与元件参数之间的关系，从而正确选择这些元件，以达到所要求的测量精度。 二、实验原理 电阻按其阻值可分为高、中、低三大类，R≤1Ω的电阻为低值电阻，R>1MΩ 的称高值电阻，介于两者之间的电阻是中值电阻，通常用惠斯通电桥测中值电阻。 1、惠斯通电桥的工作原理 惠斯通电桥原理，如图6.1.2-1所示。 图6.1.2-1 2、电桥的灵敏度 电桥是否平衡，是由检流计有无偏转来判断的，而检流计的灵敏度总是有限的，假设电桥在R1/R2=1时调到平衡，则有R x=R0，这时若把R0改变一个微小量△ R0，则电桥失去平衡，从而有电流I G流过检流计。如果I G小到检流计觉察不出来，
? 那么人们会认为电桥是平衡的，因而得到R x =R 0+△R 0，△R 0就是由于检流计灵敏度不够高而带来的测量误差△R x 。引入电桥的灵敏度，定义为 S=△n/(△R x /R x ) 式中的△R x 是在电桥平衡后R x 的微小改变量（实际上若是待测电阻R x 不能改变时，可通过改变标准电阻R 0的微小变化△R 0来测电桥灵敏度），△n是由于△ R x 引起电桥偏离平衡时检流计的偏转格数，△n越大，说明电桥灵敏度越高，带来的测量误差就越小。S 的表达式可变换为 S=△n/(△R 0/ R 0)= △n/△I G （△I G /(△R 0/ R 0)）=S 1S 2 其中S 1是检流计自身的灵敏度，S 2=△I G /(△R 0/ R 0)由线路结构决定，故称电桥线路灵敏度，理论上可以证明S 2与电源电压、检流计的阻及桥臂电阻等有关。3、交换法（互易法）减小和修正自搭电桥的系统误差 自搭一个电桥，不考虑灵敏度，则R 1、R 2、R 0引起的误差为△R x / R x =△R 1/ R 1+ △R 2/ R 2+△R 0/ R 0。为减小误差，把图6.1.2-1电桥平衡中的R 1、R 2互换，调节R 0， 使I G =0，此时的R 0记为R 0’,则有 R x =R 2/ R 1 R 0’ ， R R 0 R 0 这样就消除了R 1、R 2造成的误差。这种方法称为交换法，由此方法测量R x 的误差为 △R x / R x =1/2(△R 0/ R 0+△R 0’/ R 0’) 即仅与电阻箱R 0的仪器误差有关。若R 0选用具有一定精度的标准电阻箱，则系统误差可以大大减小。 三、实验容 1、按直流电桥实验的实验电路图，正确连线。 2、线路连接好以后，检流计调零。 3、调节直流电桥平衡。 4、测量并计算出待测电阻值Rx ，微调电路中的电阻箱，测量并根据电桥灵敏度公式:S=△n/(△R x / R x )或S=△n/(△R 0/ R 0)计算出直流电桥的电桥灵敏度。 5、记录数据，并计算出待测电阻值。 四、实验仪器 本实验用到的实验仪器有：电压源、滑线变阻器（2个）、四线电阻箱（3 个）、检流计、待测电阻、电源开关，实验场景如下图组所示：
直流电桥测电阻（预习报告） 实验目的 （1） 了解单桥测电阻的原理，初步掌握直流单电桥的使用方法。 （2） 单电桥测量铜丝的电阻温度系数，学习用作图法和直线拟合法处理数据。 （3） 了解双电桥测量的电阻的原理，初步掌握双电桥的使用方法。 实验原理 惠斯通电桥测电阻 如右图所示，调节R 的大小和R 1/R 2使检流计的示数为零，此时有方程R R R R x 2 1 = 成立。实际中把R1和R2做成比值为C 的比率臂，则被测电阻为 R x =CR 双电桥测低电阻 如右图所示，双电桥和单电桥相比有两处明显的改进。（1）被测电阻和测量盘电阻均采用四端接法。使引线电阻和接触电阻对测量的影响相对减小了。（2）电桥中增设了两个臂R 1′和R 2′，其阻值较高。调节R 的大小和R1/R2使检流计的示数为零，实际中把R1和R2做成比值为C 的比率臂。经过计算，只要参数选择合理。被测电阻为 R x =CR 用互易桥测铜丝电阻温度系数 由于铜丝的电阻比较小，用原电桥测误差比较大，为了减小误差，将电源和检流计互易后（见右图）取C=0.01则测量的误差较小。这里检流计用数字毫伏表代替。 用非平衡桥测铜丝电阻温度系数 在右图中，若电压表的示数U t 不为零，则有： )11( t t R R R C E U +++=根据公式可以算出R t 。
实验步骤 惠斯通电桥测电阻 1)熟悉电桥结构，预调检流计零位，接好电路。 2)根据被测电阻的标称值，以R2的数量级和R x的数量级相同为原则取C的值。 3)调节R的值使电桥平衡。记下C和R。 4)测出偏离平衡位置Δd分格所需的测量盘示值变化ΔR。 5)重复测量多个电阻。 双电桥测低电阻 1)熟悉电桥结构，预调检流计零位，接好电路，注意被测电阻按四端接法接入。 2)根据被测电阻的标称值，以R2的数量级和Rx的数量级相同为原则取C的值。 3)调节R的值使电桥平衡。逐步将灵敏度调到最大，记下C和R。 4)测出偏离平衡位置Δd分格所需的测量盘示值变化ΔR。 用互易桥和非平衡电桥法测铜丝电阻温度系数 1)将惠斯通电桥改接成互易桥，首先改接金属片，将面板上的检流计“外接”端短路，改 为“内接”端短路。然后接电源E，而将数字毫伏表接在原B端钮。然后接好电路图。 2)记下室温t和此时电阻值。加热水温，当热平衡，即温度计数值不变时。用平衡桥测 R t，同时用非平衡桥测U t，记下温度计读数t。 3)每隔5-6℃调一次热平衡。记下数据。共测六组数据。 实验注意事项 1)注意电桥按钮B、G不能锁定，一般宜跃按。 2)测铜丝电阻温度系数时，要在热平衡的时候测量。 实验数据记录表格 惠斯通电桥测电阻 仪器组号；电桥型号；编号。
实验题目： 惠斯通电桥测电阻 实验目的： 1．了解电桥测电阻的原理和特点。 2．学会用自组电桥和箱式电桥测电阻的方法。 3．测出若干个未知电阻的阻值。 实验仪器 实验原理： 1．桥式电路的基本结构。 电桥的构成包括四个桥臂（比例臂R 2和R 3，比较臂R 4，待测臂R x ），“桥”——平衡指示器（检流计）G 和工作电源E 。在自组电桥线路中还联接有电桥灵敏度调节器R G （滑线变阻器）。 2．电桥平衡的条件。 惠斯通电桥(如图1所示)由四个“桥臂”电阻（R 2、R 3、R 4、和R x ）、一个“桥”（b 、d 间所接的灵敏电流计）和一个电源E 组成。b 、d 间接有灵敏电流计G 。当b 、d 两点电位相等时，灵敏电流计G 中无电流流过，指针不偏转，此时电桥平衡。所以，电桥平衡的条件是：b 、d 两点电位相等。此时有 U ab =U ad ，U bc =U dc ， 由于平衡时0=g I ，所以b 、d 间相当于断路，故有 I 4=I 3 I x =I 2 所以 44R I R I x x = 2233R I R I = 可得 x R R R R 324= 或 43 2R R R R x = 一般把 K R R =3 2 称为“倍率”或“比率”，于是 R x =KR 4 要使电桥平衡，一般固定比率K ，调节R 4使电桥达到平衡。 3．自组电桥不等臂误差的消除。 实验中自组电桥的比例臂（R 2和R 3）电阻并非标准电阻，存在较大误差。当取K=1时，实际上R 2与R 3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R 4值，然后将R 2与R 3的位置互相交换（也可将R x 与R 4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，电桥平衡后分别 R 2 R x B C
清 华 大 学 实 验 报 告 系别：机械工程系 班号：72班 姓名：车德梦 （同组姓名： ） 作实验日期 2008年 11月 5日 教师评定： 实验3.3 直流电桥测电阻 一、实验目的 （1）了解单电桥测电阻的原理，初步掌握直流单电桥的使用方法； （2）单电桥测量铜丝的电阻温度系数，学习用作图法和直线拟合法处理数据； （3）了解双电桥测量低电阻的原理，初步掌握双电桥的使用方法。 （4）数字温度计的组装方法及其原理。 二、实验原理 1. 惠斯通电桥测电阻 惠斯通电桥（单电桥）是最常用的直流电桥，如图是它的电路原理图。 图中1R 、2R 和R 是已知阻值的标准电阻，它们和被测电阻x R 连成一个四边形，每一条边称作电桥的一个臂。对角A 和C 之间接电源E ；对角B 和D 之间接有检流计G ，它像桥一样。若调节R 使检流计中电流为零，桥两端的B 点和D 点点位相等，电桥达到平衡，这时可得 x R I R I 21=， 1122I R I R = 两式相除可得 R R R R x 1 2 = 只要检流计足够灵敏，等式就能相当好地成立，被测电阻值x R 可以仅从三个标准电阻
的值来求得，而与电源电压无关。这一过程相当于把x R 和标准电阻相比较，因而测量的准确度较高。 单电桥的实际线路如图所示： 将2R 和1R 做成比值为C 的比率臂，则被测电阻为 CR R x = 其中12R R C =，共分7个档，0.001～1000，R 为测量臂，由4个十进位的电阻盘组 成。图中电阻单位为Ω。 2. 铜丝电阻温度系数 任何物体的电阻都与温度有关，多数金属的电阻随文的升高而增大，有如下关系式： )1(0t R R R t α+= 式中t R 、0R 分别是t 、0℃时金属丝的电阻值；R α是电阻温度系数，单位是（℃-1 ）。严格 地说，R α一般与温度有关，但对本实验所用的纯铜丝材料来说，在-50℃～100℃的范围内R α的变化很小，可当作常数，即t R 与t 呈线性关系。于是 t R R R t R 00 -= α 利用金属电阻随温度变化的性质，可制成电阻温度计来测温。例如铂电阻温度及不仅准确度高、稳定性好，而且从-263℃～1100℃都能使用。铜电阻温度计在-50℃～100℃范围内因其线性好，应用也较广泛。 3. 双电桥测低电阻 用下图所示的单电桥测电阻时，被测臂上引线1l 、2l 和接触点1X 、2X 等处都有一定
一实验预习（20分） 学生进入实验室前应预习实验，并书写实验预习报告。预习报告应包括：①实验目的，②实验原理，③实验仪器，④实验步骤⑤实验数据记录表等五部分。以各项表述是否清楚、完整，版面 验前还应预习实验）。 二实验操作过程（20分） 学生在教师的指导下进行实验。操作过程分三步，第一步实验准备，包括①连接线路；②检流计调零；③预置C、R三部分；第二步测量并记录数据，要注意操作的规范性；第三步实验仪器整理，并填写相关登记表格。以各项是否能够按照实验要求独立、正确完成，数据记录是否准确、正确分三档给分。 三实验纪律（ 学生进入实验室，按照学生是否按规定进入实验室，是否按照操作要求使用仪器，是否在实验结 以上三项成绩不足30分者，表示实验过程没有完成，应重新预约该实验。实验完成后，学生课后完成一份完整的实验报告。 四、数据记录及处理（35分） 1 2数据记录及处理 学生在数据处理过程中，是否按照要求正确书写中间计算结果、最终实验结果和不确定度的有 二、思考题（10 学生在实验结束后，根据指导教师的布置完成思考题，抄写题目并回答。按照问题回答是否准 三、格式及版面整洁（5分）
学生进入实验室，用15分钟的时间看书，15分钟之后将书收起来，开始进行实验测试。测试期间禁止看书。 测试内容：利用单电桥测量实验室提供的未知中值电阻阻值，并分析测量不确定度。 评分标准如下： 一实验操作部分（70分） 第一步：实验准备。 1．连接线路。正确连接电源、待测电阻。分四档给分。 2．检流计调零，并正确设置各个档位、开关。分四档给分。 第二步：实验测量和数据采集。 1．正确运用点触式按键。分四档给分。 2．合理利用万用表测出待测电阻大致阻值，并根据大致阻值合理设置C档位和电阻盘R值，保证R的千位档不为零。分四档给分。 3．确定C档位后，调整R，使检流计不偏转。分四档给分。 5．记录实验数据。要求数据清晰，单位明确、统一，有效位数保留合理。分四档给分。 6．实验结束后整理实验台。关闭所有电源，开关，并使仪器、设备还原。分四档给分。
— 97 — 实验4-5 用电桥测电阻 测量电阻有多种方法，利用电桥测量电阻是常用的方法之一，它是在电桥平衡的条件下将标准电阻与待测电阻相比较以确定待测电阻的数值。用电桥测电阻具有测试灵敏、测量精确、使用方便等优点，它已广泛用于工程技术测量中。 电桥可分为直流电桥和交流电桥，物理实验中常使用直流电桥。直流电桥又分为单臂电桥和双臂电桥，单臂电桥又称惠斯登电桥，主要用于精确测量中值电阻(Ω610~10)；双臂电桥又称开尔文电桥，它只适用于测量Ω10以下的低值电阻。 【实验目的】 1．掌握惠斯登电桥测电阻的原理，了解开尔文电桥测电阻的原理； 2．学会用滑线式惠斯登电桥测中值电阻； 3．熟练掌握箱式单臂电桥测中值电阻和箱式双臂电桥测低值电阻的方法。 【实验原理】 1．单臂电桥 图4-5-1为电桥原理图。)(1x R R 、2R 、3R 、4R 联成一四边形abcd ，每条边称为电桥的一个桥臂，在四边形的对角a 和c 之间接有直流电源E ，称为电源对角线，在另一对角b 和d 之间接上检流计G 及其保护电阻G R ，称为测量对角线。电桥的“桥”就是指这条测量对角线，其作用就是将“桥”两端b 和d 的电位进行比较。 测量时，桥臂ab 通常接待测电阻 x R ，其余桥臂上都接可调节的标准电阻，调节2R 、3R 和4R 使检流计中没有电流通过，即“桥”的两端b 和d 两点电位相等，此时称之为电桥平衡。电桥平衡时，其桥臂上各电阻必定满足 4231R R R R = 即 2341)(R R R R R x = 或 43 2R R R R x = (4-5-1 ) 图4-5-1 单臂电桥原理图
实验六 用惠斯通电桥测电阻 一、目的要求: 1．掌握惠斯通电桥测电电阻的原理; 2．学会正确使用箱式电桥测电阻的方法; 3．了解提高电桥灵敏度的几种途径。 二、实验仪器和用具 万用电表、滑线变阻器、电阻箱(3个)、检流计、直流毫伏表、直流电源、待测电阻(阻值差异较大的3个)、箱式电桥、导线等。 图6.1 仪器与用具总图 图6.2 ZX38A/11型电阻箱的名牌与面板图
图6.3 TH2330 型直流毫伏表与数字万用表 三、实验原理 惠斯通电桥的原理如图 3.4所示，当电桥平衡 时，有 x R R R R R ==43 21 （3.1） R 2、R 3与R 4采用可变的标准电阻，调节R 2、 R 3、R 4，使电桥平衡，即U b = U d （I g = 0）,可求出 R x 的大小。 四、实验方案的设计 1．参照图3.4用三个电阻箱和检流计（或直 流毫伏表）组成一电桥； 2. 先用万用表粗测R X 阻值； 3. R E 取最大值，R 2 = R 3 = 500Ω。R 4 = R X ；按 下电键K E 和K G ,观察检流计指针偏转方向和大小, 改变R 4再观察,根据观察的情况正确调整R 4。 直至检流计指针无偏转。逐渐减小R G 及R E 值再调R 4。 其次,将R 2和R 3交换后再测(换臂测量)。 图6.4惠斯通电桥原理图 当R X 大于R 4的最大值时,则取R 2/R 3 = 10或100去测量,当测得的R 4的有效位数不足时,可以取R 2/R 3 = 0.1或0.01。 2．测量电桥的相对灵敏度 3．（选作）参照下列要求进行探索并记录结果: (1) R G 和R E 取最小和最大时的差别。 (2) R 2、R 3取5000Ω或50Ω时的情况。 (3) 对调检流计和电源的位置时的情况。 4．使用箱式电桥测电阻
曲阜师范大学实验报告 实验日期：2020.5.17 实验时间：14：30-18：00姓名：方小柒学号：********** 实验题目：箱式直流电桥测量电阻 一、实验目的： 本实验的目的是通过用惠斯通电桥测量电阻，掌握调节电桥平衡的方法，并要求了解电桥灵敏度与元件参数之间的关系，从而正确选择这些元件，以达到所要求的测量精度。 二、实验内容： 1、按直流电桥实验的实验电路图，正确连线。 2、线路连接好以后，检流计调零。 3、调节直流电桥平衡。 4、测量并计算出待测电阻值Rx，微调电路中的电阻箱，测量并根据电桥灵敏度公式:S=△n/(△Rx/ Rx)或S=△n/(△R0/ R0)计算出直流电桥的电桥灵敏度。 5、记录数据，并计算出待测电阻值。 三、实验仪器： 待测电阻、电桥箱 四、实验原理： 电阻按其阻值可分为高、中、低三大类，R≤1Ω的电阻为低值电阻，R>1M Ω的称高值电阻，介于两者之间的电阻是中值电阻，通常用惠斯通电桥测中值电阻。 1、惠斯通电桥的工作原理 惠斯通电桥原理，如图6.1.2-1所示。 图6.1.2-1
2、电桥的灵敏度 电桥是否平衡，是由检流计有无偏转来判断的，而检流计的灵敏度总是有限的，假设电桥在R1/R2=1时调到平衡，则有Rx=R0，这时若把R0改变一个微小量△R0,则电桥失去平衡，从而有电流IG流过检流计。如果IG小到检流计觉察不出来，那么人们会认为电桥是平衡的，因而得到Rx=R0+△R0，△R0就是由于检流计灵敏度不够高而带来的测量误差△Rx。引入电桥的灵敏度，定义为 S=△n/(△Rx/Rx) 式中的△Rx是在电桥平衡后Rx的微小改变量（实际上若是待测电阻Rx不能改变时，可通过改变标准电阻R0的微小变化△R0来测电桥灵敏度），△n是由于△Rx引起电桥偏离平衡时检流计的偏转格数，△n越大，说明电桥灵敏度越高，带来的测量误差就越小。S的表达式可变换为 S=△n/(△R0/ R0)= △n/△IG（△IG/(△R0/ R0)）=S1S2其中S1是检流计自身的灵敏度，S2=△IG/(△R0/ R0)由线路结构决定，故称电桥线路灵敏度，理论上可以证明S2与电源电压、检流计的内阻及桥臂电阻等有关。 3、交换法（互易法）减小和修正自搭电桥的系统误差 自搭一个电桥，不考虑灵敏度，则R1、R2、R0引起的误差为△Rx/ Rx=△R1/ R1+△R2/ R2+△R0/ R0为减小误差，把图6.1.2-1电桥平衡中的R1、R2互换，调节R0使IG=0，此时的R0记为R0’,则有 Rx=(R2/ R1)*R0’ 这样就消除了R1、R2造成的误差。这种方法称为交换法，由此方法测量Rx 的误差为 △Rx/ Rx=1/2(△R0/ R0+△R0’/ R0’) 即仅与电阻箱R0的仪器误差有关。若R0选用具有一定精度的标准电阻箱，则系统误差可以大大减小。 五、实验步骤： Ⅰ、流程简述 1、按直流电桥实验的实验电路图，正确连线。 2、线路连接好以后，检流计调零。 3、调节直流电桥平衡。 4、测量并计算出待测电阻值Rx，微调电路中的电阻箱，测量并根据电桥灵敏度公式:S=△n/(△Rx/ Rx)或S=△n/(△R0/ R0)计算出直流电桥的电桥灵敏度。 5、记录数据，并计算出待测电阻值。 Ⅱ、线上操作 1、主窗口介绍 成功进入实验场景窗体，实验场景的主窗体如下图组所示
本科实验报告 实验名称: 用单臂电桥测电阻 实验13 用单臂电桥测电阻（略写）【实验目的】 （1）掌握用单臂电桥测量电阻的原理和方法。 （2）学习用交换法减小和消除系统误差。 （3）初步研究电桥的灵敏度。 【实验原理】 单臂电桥，也叫惠斯登电桥，适用于精确测量中值电阻（10~的测量装置。 电桥法测电阻，其实质是把被测电阻与标准电阻相比较，已确定其值。由于电阻的制造可以达到很高的精度，所以用电桥法测电阻也可以达到很高的精度。 电桥分为直流电桥和交流电桥两大类。直流电桥又分为单臂电桥和双臂电桥。惠斯登电桥是直流电桥中的单臂电桥；双臂电桥又称为开尔文电桥，适用于测量低电阻（~10Ω）。 单臂电桥的线路原理 单臂电桥的基本线路如图所示。它是由四个电阻R1,R2,Rs,Rx连成一个四边形ACBD，在对角线AB上接上电源E，在对角线CD上接上检流计P组成。接入检流计（平衡指示）的
对角线称为“桥”，四个电阻称为“桥臂”。在一般情况下，桥路上检流计中有电流通过，因而检流计的指针偏转。若适当调节某一电阻值，例如改变Rs的大小可使C,D两点的电位相等，此时流过检流计P的电流Ip=0，称为电桥平衡。则有 （1） （2） （3） 由欧姆定律知 = 2 （4） =s （5） 由以上两式可得 （6） 此式即为电桥的平衡条件。若R1,R2,Rs已知，Rx即可由上式求出。通常取R1，R2为标准电阻，称为比率臂，将称为桥臂比；Rs为可调电阻，成为比较臂。改变Rs使电桥达到平衡，即检流计P中无电流流过，便可测出被测电阻Rx的值。 用交换法减小和消除系统误差 分析电桥线路和测量公式可知，用单臂电桥测量Rx的误差，除其他因素外，还与标准电阻R1,R2的误差有关。可以用交换法来消除这一系统误差，方法是：先连接好电桥线路，调节Rs使P中无电流，可求出Rs，然后将R1与R2交换位置，再调节Rs使P中无电流， 记下此时的Rs＇，可得，相乘可得Rx=， 这样就消除了由R1,R2本身的误差引起的对Rx引入的测量误差。Rx的测量误差只与电阻箱Rs的仪器误差有关，而Rs可选用高精度的标准电阻箱，这样系统误差就可减小。 电桥的灵敏度 检流计的灵敏度总是有限的，如实验中所用的检流计，指针偏转一格所对应的电流大约为A。当通过它的电流比A还要小时，指针偏转小于0.1格，就很难察觉出来。假设电桥在R1/R2=1时调到了平衡，则有Rx=Rs。这时，若把Rs改变ΔRs，电桥就失去了平衡，检流计中有电流Ip流过。但是如果Ip小到使检流计觉察不出来，还会认为电桥还是平衡的，因而得出Rx=Rs+ΔRs。这样就会因为检流计的反应不够灵敏而带来一个测量误差ΔRx=ΔRs。为表示此误差对测量结果影响的严重程度，引入电桥灵敏度的概念，定义为 S=（7） 之中，是在电桥平衡后Rx的微小改变量（实际上是改变Rs，可以证明，改变任意臂所得出的电桥灵敏度是一样的）是由于电桥偏离平衡而引起的检流计的偏转格数。S越大，说明电桥越灵敏，带来的误差也越小，举例来说，检流计有五分之一格的偏转时既可以觉察
大连理工大学 大 学 物 理 实 验 报 告 院（系） 材料学院 专业 班级 姓 名 学号 实验台号 实验时间 年 月 日，第 周，星期 第 节 实验名称 直流平衡电桥测电阻 教师评语 实验目的与要求： 1） 掌握用单臂电桥测电阻的原理， 学会测量方法。 2） 掌握用双臂电桥测电阻的原理， 学会测量方法。 主要仪器设备： 1） 单臂电桥测电阻：QJ24型直流单臂电桥，自制惠更斯通电桥接线板，检流计，阻尼开关、四位 标准电阻箱、滑线变阻器、电路开关、三个带测电阻、电源； 2） 双臂电桥测电阻：QJ44型直流双臂电桥，待测铜线和铁线接线板、电源、米尺和千分尺。 实验原理和内容： 1 直流单臂电桥（惠斯通电桥） 1.1 电桥原理 单臂电桥结构如右图所示， 由四臂一桥组成； 电桥平衡条件是BD 两点电位相等， 桥上无电流通过， 此时有关系s s x R M R R R R ?== 2 1 成立， 其中M=R1/R2称为倍率， Rs 为四位标准电阻箱（比较臂）， Rx 为待测电阻（测量臂）。 1.2 关于附加电阻的问题： 附加电阻指附加在带测电阻两端的导线电阻与接触 电阻， 如上图中的r1, r2， 认为它们与Rx 串联。如果R x 远大于r ，则r 1+r 2可以忽略不计， 成 绩 教师签字
但是当R x 较小时，r 1+r 2就不可以忽略不计了，因此单臂电桥不适合测量低值电阻， 在这种情况下应当改用双臂电桥。 2 双臂电桥（开尔文电桥） 2.1 双臂电桥测量低值电阻的原理 双臂电桥相比单臂电桥做了两点改进， 增加R3、R4两个高值电桥臂， 组成六臂电桥；将Rx 和Rs 两个低值电阻改用四端钮接法， 如右图所示。在下面的计算推导中可以看到， 附加电阻通过等效和抵消， 可以消去其对最终测量值的影响。 2.2 双臂电桥的平衡条件 双臂电桥的电路如右图所示。 在电桥达到平衡时，有1234\\R R R R =，由基尔霍夫第二定律及欧姆定律可得并推导得： 31123 3141312242342431323424 33112424()0 x S x x x x x x I R I R I R R R R r R I R I R I R R R R R R r R R R R R R R M R I r I r R R R R R R R R R R R R ?=-? ??? ?=-?=+-? ??++?????===?=++??? ?=?-=?? 可见测量式与单臂电桥是相同的， R1/R2=R3/R4=M 称为倍率（此等式即消去了r 的影响）， Rs 为比较臂， Rx 为测量臂。 使用该式， 即可测量低值电阻。 步骤与操作方法： 1. 自组惠斯通电桥测量中值电阻 a) 按照电路图连接电路， 并且根据待测电阻的大小来选择合适的M 。 b) 接通电路开关， 接通检流计开关； 调节电阻箱Rs 的阻值（注意先大后小原则）， 使检流 计指零， 记下电阻箱的阻值Rs c) 重复以上步骤测量另外两个待测电阻值。 2. 使用成品单臂电桥测量中值电阻 a) 单臂成品电桥的面板如下页右上图所示。
29 实验三 直流电桥与电阻测量 电阻的阻值范围一般很大，可以分为三大类型进行测量．惠斯登电桥法（Wheatstone Bridge Method ）是测量中值电阻（10 ～ 106 Ω）的常用方法之一．它通过在平衡条件下，将待测电阻与标准电阻进行比较以确定其数值．电桥法具有测试灵敏、精确和使用方便等特点，已被广泛地应用于电工技术和非电量电测法中． 对于低值电阻（10 Ω以下），不能应用通常的惠斯登电桥测量，其主要矛盾是在接触处存在接触电阻（大小在10-2 Ω的数量级）．当待测电阻值在10-1Ω甚至10-1 Ω以下时，显然接触电阻和引线电阻将使测量完全失去其正确性．因此，对于低值电阻，须采用可消除接触电阻和引线电阻的测量方法——四端法（Four Probe Method ）进行测量（也可采用开尔文电桥法进行测量）．四端法是国际上通用的测量低值电阻的标准方法之一．它是通过测量待测电阻两端电压和流经的电流来确定其数值的．四端法具有直接，且克服触点电阻和引线电阻等特点，适用于各类电阻的测量，尤其是低值电阻的测量． 而对于高值电阻（＞107 Ω）的测量，一般可用兆欧表和数字万用表． 【实验目的】 1．掌握惠斯登电桥测量电阻的原理和方法； 2．掌握四端法测量电阻的原理和方法． 【实验原理】 1．惠斯登电桥的工作原理 惠斯登电桥的原理如图1所示，它是由电阻R 1、R 2、R 和待测电阻R 以及用导线连成的封闭四边形ABCDA 组成，在对角线AC 两端接电源，在对角线BD 两端接电压表V ．接入电压表的对角线称为“桥”，4个电阻R 1、R 2、R 和R x 就称为“桥臂”．在一般情况下，电压表上有电压显示．若适当调节R 1、R 2和R 阻值，能使电压表的显示电压V 恰好为零，这时叫做“电桥平衡”． 电桥平衡时（V = 0），表明B 、D 两点的电势相等，由此得到 U AB = U AD ，U BC = U DC ， 亦即 I 1 R 1 = I 2 R 2，I x R x = I R R （1） 同时有 I 1 = I x ，I 2 = I R （2）
实验名称 惠斯登电桥测电阻 （所属实验室：大学物理实验中心217分室） 一、实验基本介绍 电桥是一种比较式仪器，是很重要的电磁学基本测量仪器之一。电桥按其结构特点可分为交流电桥和直流电桥，也可分为单臂电桥和双臂电桥；按工作状态可分为平衡电桥和非平衡电桥。惠斯登电桥称为单臂电桥，是最常用的直流电桥，主要用于低电阻的测量。 二、实验仪器介绍 实验仪器：QJ23型直流电阻电桥，万用电表，电阻若干只。 图 1 QJ23型直流电阻电桥、指针万用表、待测电阻 【QJ23型箱式惠斯登电桥】 如图1所示。箱式直流电桥具有便于携带、准确度高和使用方便等特点。其电路原理图如图2所示。R 1、R 2为比例臂，R s 为比较臂，改变b 点的位置就可以改变R 1/R 2（即比例系数 K ）的比值。例如将倍率开关 b 置于“102”时，便有 120.9998.90281.009409.09409.0981.009 1008.9020.999 R R +++++==+ 实验中R x 的误差主要取决于R s ，而不是R 1/R 2的比值。从图2可知，比较臂R s 由四只可变的标准电阻相互串联，其总阻值可达9999Ω。所以该电桥可测量1~9999000Ω范围内的电阻，基本量程为100~99990Ω。 调零旋钮 倍率选择 灵敏度旋钮
图3为QJ23型箱式电桥面板示意图。面板中下部有四个标有“1000 ?”、“100 ?”、“10 ?”和“1 ?”的旋钮，是用来调节比较臂R s的，调节范围为0~9999Ω。使用与读取方法同电阻箱。 面板右下角的“R x”接线柱是用来联接被测电阻 的；左侧上方的“+E-”用于联接外部电源；“内、G、 外”为检流计选择端钮，当“G”和“内”用短路片联 接时，则在“G”和“外”之间需外接检流计；在“G” 和“外”短路时，则箱式电桥内附的检流计接入了电路。 面板右上角为倍率“K”选择开关。 面板左下角的“B”“G”按钮，从图2可以看出， 前者用于接通电源，后者用于接通检流计支路。在使用 时，“B”、“G”两个电健要同时使用，但需先按下“B”， 再按下“G”；断开时则先松开“G”，再松开“B”， 以保护检流计。 所以使用箱式电桥时，先将倍率K（R1/R2）确定， 然后调节R S使电桥平衡，由公式（3）便可计算出测 量结果。 三、实验内容预习 3.1 实验目的 1. 理解直流电桥的构成和工作原理； 2. 掌握万用电表的使用和电桥的调节方法； 3. 用直流电桥测定电阻的阻值。 3.2 实验原理 3.2.1 惠斯登电桥测量电阻的原理 惠斯登电桥的原理如图4所示。图中R1、R2、R s是已知其阻值的标准电阻，它们与待测电阻R x构成一个四边形，每一边都称为电桥的臂。R1、R2称为比例臂，R s称为比较臂，R x称为待测臂。在A、B两端接直流电源E；在C、D 两点间接检流计G，结构像桥一样，故称为电桥。当C、D 图3 图2
实验5.6 用惠斯通电桥测量电阻 1. 实验目的 (1) 了解惠斯通电桥的结构，掌握惠斯通电桥的工作原理； (2) 掌握用滑线式惠斯通电桥测量电阻； (3) 掌握使用箱式直流单臂电桥测量电阻。 2. 实验仪器 滑线式惠斯通电桥，QJ24型箱式直流单臂电桥，直流稳压电源，滑线变阻器(0～100Ω或0～200Ω)，ZX21型旋转式电阻箱，待测电阻三个，检流计。 3. 实验原理 电阻是电路的基本元件之一，电阻的测量是基本的电学测量。用伏安法测量电阻，虽然原理简单，但有系统误差。在需要精确测量阻值时，必须用惠斯通电桥，惠斯通电桥适宜于 测量中值电阻(1～106 Ω)。 惠斯通电桥的原理如图5.6-l 所示。标准电阻R 0、R 1、R 2和待测电阻R X 连成四边形，每一条边称为电桥的一个臂。在对角A 和C 之间接电源E ，在对角B 和D 之间接检流计G 。因此电桥由4个臂、电源和检流计三部分组成。当开关K E 和K G 接通后，各条支路中均有电流通过，检流计支路起了沟通ABC 和ADC 两条支路的作用，好象一座“桥”一样，故称为“电桥”。适当调节R 0、R 1和R 2的大小，可以使桥上没有电流通过，即通过检流计的电流I G = 0，这时，B 、D 两点的电势相等。电桥的这种状态称为平衡状态。这时A 、B 之间的电势差等于A 、D 之间的电势差，B 、C 之间的电势差等于D 、C 之间的电势差。设ABC 支路和ADC 支路中的电流分别为I 1和I 2，由欧姆定律得 I 1 R X = I 2 R 1 I 1 R 0 = I 2 R 2 两式相除，得 102 X R R R R = (1) (1)式称为电桥的平衡条件。由(1)式得 1 02 X R R R R = (2) 即待测电阻R X 等于R 1 / R 2与R 0的乘积。通常将R 1 / R 2称为比率臂，将R 0称为比较臂。 4. 仪器简介 教学用惠斯通电桥一般有两种型式：滑线式和箱式。 图5.6-l 惠斯通电桥原理图
在复杂的机械系统中，研究其功耗和性能，设计它们的结构以及研究各模块组间的润滑状态，测量各器件间的摩擦力等重要参数，多年来，一直被人们所重视。由于机械内部运动复杂，环境恶劣，摩擦力相对很小，给测量带来了很大困难，如何精确地测量出这些数据就显得格外重要。 采用立创无线收发方式，利用传感器信号通过无线收发电路进行信号传输，可以先存储数据再把存储卡里面的数据读入到计算机进行分析，为复杂及数据要求精确的系统的数据采集提供了新的方法。另外，在采集频率较高时，数据量比较大，这对采集系统中处理器处理速度、射频无线传输速度、接口传输速度、A/D 转换速度以及功耗等都有很高的要求，加上机械系统内部尺寸的限制，困难较大。这样一来，数据采集电路板的设计成为该数据采集系统的关键，我们需要设计专门的数据采集和无线收发装置。 测量系统原理 系统由传感器、电源、信号调理电路、信号处理电路和PC 机组成在实际测量时，传感器安装在运动件上，由于采用引线装置传递信号会限制机械部件的运动，因此可采用无线收发电路传输数据，也可采用存储方式进行数据采集，即先把数据保存到存储卡，数据采集完之后再拿出存储卡读入到计算机，测量系统原理如图1 所示。 气压传感器和应变片经过信号调理电路输出0～2.5V 的电压，可通过信号处理电路把模拟信号转化为数字信号再存入存储卡，热电偶经过信号调理电路输出12 位SPI 格式的数字信号，可由单片机直接把信号存入存储卡。存储卡的容量应能保证采集信号的时间要求（在采集频率为3000Hz 时，选择512M以上的存储卡可保证采集时间不少于25 分钟）。而该测量系统中电阻应变片直流电桥测量电路的设计是一个关键，下面我们将对这一部分进行详细的分析和设计。 电阻应变片直流电桥测量电路
肇 庆 学 院 肇 庆 学 院 电子信息与机电工程 学院 普通物理实验 课 实验报告 级 班 组 实验合作者 实验日期 姓名: 学号 老师评定 实验题目： 惠斯通电桥测电阻 实验目的： 1．了解电桥测电阻的原理和特点。 2．学会用自组电桥和箱式电桥测电阻的方法。 3．测出若干个未知电阻的阻值。 实验仪器 1．桥式电路的基本结构。 电桥的构成包括四个桥臂（比例臂R 2和R 3，比较臂R 4，待测臂R x ），“桥”——平衡指示器（检流计）G 和工作电源E 。在自组电桥线路中还联接有电桥灵敏度调节器R G （滑线变阻器）。 2．电桥平衡的条件。 惠斯通电桥(如图1所示)由四个“桥臂”电阻（R 2、R 3、R 4、和R x ）、一个“桥”（b 、d 间所接的灵敏电流计）和一个电源E 组成。b 、d 间接有灵敏电流计G 。当b 、d 两点电位相等时，灵敏电流计G 中无电流流过，指针不偏转，此时电桥平衡。所以，电桥平衡的条件是：b 、d 两点电位相等。此时有 U ab =U ad ，U bc =U dc ， 由于平衡时0 g I ，所以b 、d 间相当于断路，故有 c
I 4=I 3 I x =I 2 所以 44R I R I x x = 2233R I R I = 可得 x R R R R 32 4= 或 43 2R R R R x = 一般把 K R R =3 2 称为“倍率”或“比率”，于是 R x =KR 4 要使电桥平衡，一般固定比率K ，调节R 4使电桥达到平衡。 3．自组电桥不等臂误差的消除。 实验中自组电桥的比例臂（R 2和R 3）电阻并非标准电阻，存在较大误差。当取K=1时，实际上R 2与R 3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R 4值，然后将R 2与R 3的位置互相交换（也可将R x 与R 4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，电桥平衡后分别有： 432R R R R x ?= ' 42 3R R R R x ?= 联立两式得： ' 4 4R R R x ?= 由上式可知：交换测量后得到的测量值与比例臂阻值无关。 4．电桥灵敏度 电桥灵敏度就是电桥偏离平衡状态时，电桥本身的灵敏感反映程度。在实际测量中，为了便于灵敏度的测量和计算灵敏度对测量结果的影响，多数用电桥的相对灵敏度，用S 表示。其定义为 4 4R R n R R n S X X ??= ??= 物理意义：桥臂电阻的单位相对变化所引起的灵敏电流计的偏转格数。 5．正确使用箱式电桥。 本实验使用的是QJ23a 型电桥，仪器自带工作电源和检流计实验时不需外接（电源和检流计）。 测量时先根据待测电阻的粗测值（用万用电表粗测）选取恰当的比例系数（倍率）K r ，选取的原则是在测量时应将测量盘电阻R 4的各个刻度盘都用上，保证测量值有足够的有效数字，再将金属柱开关由“外接”位置换接至“内接”位置。 仪器面板上标有B 、G 字母的按钮，分别表示电源和检流计开关，使用时应断续接通。接通时应先按B 钮（先接通电源），再按G 钮（后接通检流计）；断开时则应先断G 钮（先断开检流计），再断开B 钮（后断开电源）。测量完毕后应将短路金属柱重新换接至“外接”位置上。要严格遵守此操作程序，否则，极易损坏检流计。 6．测量中检流计的保护。
实验十 电桥法测电阻 电桥是一种精密的电学测量仪器，可用来测量电阻、电容、电感等电学量，并能通过这些量的测量测出某些非电学量，如温度、真空度和压力等，被广泛应用在工业生产的自动控制方面。 【实验目的】 ⒈ 掌握用惠斯登电桥测电阻的原理和特点。 ⒉ 学会QJ19型两用直流电桥的使用。 ⒊ 了解双臂电桥测低电阻的原理和特点。 【实验原理】 直流电桥主要分单臂电桥和双臂电桥。单臂电桥又称惠斯登电桥，一般用来测量102 ～ 106Ω的电阻。双臂电桥又称开尔文电桥，可用来测量10-5～10-2 Ω范围的电阻。实验所用的 QJ19型电桥是单、双臂两用直流电桥。 ⒈ 惠斯登单臂电桥的工作原理 惠斯登电桥的原理电路如图3-10-1所示，四个电阻1R 、2R 、3R 、和x R 称为电桥的四个臂，组成一个四边形ABCD ，对角D 和B 之间接检流计G 构成“桥”，用以比较“桥”两端的电位，当D 和B 两点的电位相等时，检流计G 指零，电桥达到了平衡状态。此时有 2211R I R I =，33R I R I x x = 由于x I I =1，23I I =因此可得 32 1 R R R R X = （3-10-1） （3-10-1）式为惠斯登电桥的平衡条件，根据1R 、2R 和3R 的大小，可以计算出待测电阻x R 的阻值，一般称1R 、2R 为比率臂，3R 为比较臂。 图 3-10-1 惠斯登电桥的原理电路图
⒉ 开尔文双臂电桥的工作原理 在惠斯登电桥电路中，存在着接触电阻和接线电阻，这对低电阻的测量将带来很大的误差。特别是当待测电阻的阻值与接触电阻同数量级时，测量便无法进行。在此情形下，为了获得准确的测量结果，必须采用开尔文双臂电桥进行测量。开尔文双臂电桥的电路结构如图3-10-2所示，x R 为待测电阻，S R 为低值标准电阻，1R 、2R 、内R 和外R 均为阻值较大的电阻，Y 表示联接x R 和 S R 的接线电阻（其中包括这一接线与x R 和S R 的接触电阻）它与x R ，S R 同数量级，是引 起测量误差的重要因素，必须设法消除它的影响。对图中以7、2、4为顶点的△形电路变换成Y 型电路后，就可把双臂电桥变成一个惠斯登电桥，根据惠斯登电桥的平衡条件，不难得到开尔文电桥的平衡方程。 )(2 1221R R R R r R R r R R R R R S X 内外内外-++?+= (3-10-2) 不难看出，如果在电桥结构上能够做到内R =外R 和1R =2R (3-10-2)式右边的第二项为零，此时平衡方程就变成如下形式： S R R R R 1 2外= （3-10-3） 实际上不可能完全做到内R =外R ，1R =2R ，但只要把r 值做得很小，(3-10-2)式右边的第二项便为二阶无限小量，此时就可以认为(3-10-3)式成立。 ⒊ 电桥的灵敏度 (3-10-1)式和(3-10-3)式是在电桥平衡条件下推导出来的，在实验中测试者是依据检流计G 的指针有无偏转来判断电桥是否平衡的。然而，检流计的灵敏度是有限的。例如，选用电流灵敏度为1格/1微安的检流计做为指零仪，当通过检流计的电流小于10-7 安培时，指针 图3-10-2双臂电桥的电路结构图
直流单臂电桥 填空题 1．电桥仪器主要分为直流电桥和交流电桥两大类。直流电桥按其结构又可分为单臂电桥和双臂电桥。 2．在通常温度下，多数纯金属的电阻其阻值的大小随温度的变化呈线性关系，具有正的电阻温度系数。利用导体材料的这种性质，可以做成电阻式温度计，把温度的测量转换成电阻的测量。 3．康铜、锰钢等合金电阻几乎不随温度变化，利用合金的这一性质，可制成标准电阻。 4．用QJ24箱式电桥测电阻，选择比率的原则是充分利用四个读数转盘，使测 量结果有4位有效数字。 5．用箱式QJ24型直流单臂电桥测量一个阻值约为120欧姆的中值电阻，调节平 衡后电桥示值为1215，则选择的测量比率是0.1 ，电阻的测量结果为121.5Ω。 6.用QJ24箱式电桥测电阻温度特性，调节电桥平衡要迅速，电桥平衡时应首先读取温度计的读数，再记录电桥的示值。 思考题 ⒈为什么要先粗测待测电阻的阻值后再接入电桥测量？ R接在电桥的待测臂上，将比较臂转盘各档数值置于待测电阻测量时将待测电阻 x 的标称值或用万用表粗测值的位置，并据此选择合适的比率。以使接通电源和检流计按钮后，检流计指针在量程内接近指零，从而保护检流计不被过电流冲击。 ⒉在铜电阻的R-t曲线图中，其截距的物理意义是什麽？ 铜电阻的R-t曲线图中，其截距的物理意义是铜电阻处于0℃时的电阻值。 ⒊本实验在某一温度点上调节电桥平衡后,为什么要求先读温度后读电桥示值？ 因为待测电阻的阻值与所处的温度环境是动态对应的，调节电桥平衡时的电桥示值，对应于电桥平衡时的某一温度点，此温度点与电桥平衡时待测电阻的阻值相对应。由于实验条件待测电阻所处的温度环境不能达到稳定的热平衡，温度的变化会使电桥随时失衡，因此要先读温度后读电桥示值。 4. 用箱式电桥测电阻，为什么比率要选择得当？选择比率的原则是什么？ 测量时将比较臂转盘各档数值置于待测电阻的标称值或用万用表粗测值的位置，并据此选择合适的比率。接通电源按钮和检流计按钮，依次调节比较臂转盘，直到检流计指零，则根据电桥平衡条件，待测电阻R x＝比率值×R。。因此比率选择要得当，否