直流单臂电桥(惠斯通电桥)测电阻

直流单臂电桥测量电阻的步骤1. 引言直流单臂电桥是一种常用的电阻测量方法，通过比较未知电阻与已知电阻之间的差异来确定未知电阻的值。

本文将介绍直流单臂电桥测量电阻的详细步骤。

2. 实验器材准备在进行直流单臂电桥测量电阻之前，需要准备以下实验器材： - 直流电源：提供稳定的直流电压。

- 万用表：用于测量电路中的电压、电流等参数。

- 变阻器：作为已知电阻，用于与未知电阻进行比较。

- 未知电阻：待测量的目标。

- 导线和连接器：连接各个元件组成完整的测量电路。

3. 搭建测量电路根据直流单臂电桥的原理，我们需要搭建一个包含未知电阻、变阻器和其他所需元件的测量电路。

具体步骤如下：步骤1：将直流电源连接到实验台上，并确保其输出稳定可靠。

步骤2：将变阻器连接到实验台上，作为已知电阻。

根据实际需要，可以调节变阻器的阻值。

步骤3：将未知电阻与变阻器连接在一起，形成一个电桥电路。

步骤4：使用导线和连接器将电源、变阻器和未知电阻依次连接起来，确保连接牢固可靠。

4. 调节测量电路在搭建好测量电路之后，需要进行一些调节以确保测量结果的准确性。

具体步骤如下：步骤1：调节直流电源的输出电压，使其适合所需测量范围。

步骤2：使用万用表测量已知电阻和未知电阻两端的电压值，并记录下来。

步骤3：根据实际情况，适当调节变阻器的阻值，使得未知电阻两端的电压值接近于零（或者非常小）。

5. 计算与分析在调节好测量电路之后，可以进行计算与分析来确定未知电阻的值。

具体步骤如下：步骤1：根据已知电阻和未知电阻两端的电压值，计算出两个节点之间的电压差。

步骤2：根据直流单臂电桥的原理，利用电桥平衡条件来计算未知电阻的值。

步骤3：对于多个不同的变阻器阻值，重复上述步骤，得到一系列测量结果。

步骤4：通过对测量结果进行分析和处理，可以得到未知电阻的准确值以及其测量误差范围。

6. 结论通过上述步骤，我们可以使用直流单臂电桥来测量电阻。

这种方法简单易行，并且能够提供相对准确的测量结果。

惠斯通电桥测电阻电桥是利用比较法进行电磁测量的一种电路连接方式，它可以测量很多电学量，如电阻、电容、电感、互感等，还可以配合不同的传感器件测量很多非电学量，如温度、压力、加速度等。

因此在传感技术中应用极广。

电桥的种类较多，按工作状态可分为平衡电桥和非平衡电桥；按工作电流种类可分为直流电桥和交流电桥；按结构和测量范围可分为单臂电桥和双臂电桥。

电桥法根据平衡和比较原理测量电阻，其构思巧妙、测量准确、适用方便，是电磁测量的基本方法。

本实验所用电桥为直流单臂电桥，也称作惠斯通（Wheatstone）电桥。

惠斯通电桥适用于测量中等阻值的电阻。

实验目的1．学习用电桥法测量电阻的原理，了解其应用；2．掌握使用箱式惠斯通电桥测量中值电阻阻值的方法；3．掌握测量箱式惠斯通电桥的相对灵敏度的方法。

实验器材QJ23型或QJ23a型直流电阻电桥（如图所示）；ZX21型电阻箱；待测电阻若干；导线两根。

图1 QJ23型直流电阻电桥图2 QJ23a型直流电阻电桥实验原理惠斯通电桥测电阻原理如图3所示。

四个电阻R1、R2、R S与R x联成一个四边形，每一个边作为电桥的一个臂，R1、R2称为比率臂，R S称为比较臂（标准臂），R x为电桥的待测臂。

对角线AC连接电源E。

对角线BD之间接检流器G。

调节R S使B、D两点电势相等，这时检流计G指零，电桥达到平衡。

依B、D两点间电势差为零，可得：R2BCDR1R sE KGR x图3 惠斯通电桥原理图12x s R R R R其中R 1/R 2称为比率臂的倍率。

若比率臂的倍率与比较臂值R s 均为已知，则可算出R x 的值。

电桥平衡后检流计指针指零；若桥路中电阻值发生改变，如R x 的改变量为△R x ，则电桥失去平衡，检流计指针发生偏转，偏转格数为△n 。

我们将由于R x 的改变而引起检流计G 指针的偏转所引起的△n 与R x 的相对改变量△R x /R x 的比值称为电桥相对灵敏度S ，即：S =△n /(△R x /R x )实验内容1．用箱式惠斯通电桥测量待测电阻R x 1、R x 3的阻值，保证测量结果有四位有效字，给出测量结果；2．测量箱式惠斯通电桥在R x 取2000Ω时的相对灵敏度，表达结果。

实验2.5 用惠斯通电桥测电阻电桥电路在电磁测量技术中有着广泛的应用，可以测量电阻、电容、电感、频率、温度、压力等许多物理量，也广泛应用于自动控制中。

本实验所讨论的是直流单臂电桥（又称惠斯通电桥），主要是用来测量中等阻值（10～105Ω）电阻的；测量低阻（10～10−5Ω）用直流双臂电桥（又称开尔文电桥）；测量高阻（106～1012Ω）则用专门的高阻电桥或冲击法等测量方法。

【实验目的】1．掌握惠斯通电桥基本原理，了解桥式电路的特点。

2．掌握电桥的使用方法。

3．了解电桥灵敏度概念。

【实验器材】板式惠斯通电桥、直流稳压电源、检流计、滑线变阻器、待测电阻、电阻箱、双刀双掷开关和导线。

【实验原理】 1．电阻的测量直流单臂电桥的原理电路如图2-13所示。

它是由4个电阻0a b x R R R R 、、、连成一个四边形回路，这4个电阻称为电桥的4个“臂”。

在这个四边形回路的一条对角线的顶点间接入直流工作电源，另一条对角线的顶点间接入检流计，此支路一般称作“桥”。

桥上串联的检流计Ｇ是用来检测其间有无电流流过，即比较“桥”两端的电位高低。

适当地调节0R 值，可使C 、D 两点电位相同，检流计中无电流流过，这时称电桥达到了平衡。

设流过电阻0a b x R R R R 、、、的电流分别是0a b x I I I I 、、、，则在电桥平衡时有：00a a b bx x I R I R I R I R == 且0a xb I I I I ==由上式整理可得：0x a b R R R R =或0a x b RR R R = （2-29）式（2-29）即为电桥的平衡条件。

令abR k R =，则0x R kR =可见电桥平衡时，由已知的a b R R 、（或者k ）和0R ，便可计算出x R 。

人们常把a b R R 、称图2-13 惠斯通电桥电路作比例臂，k 为比例臂的倍率；0R 称作比较臂；x R 称作待测臂。

惠斯通电桥测电阻值实验目的1．掌握惠斯通电桥的原理，并通过它初步了解一般桥式线路的特点。

2．学会使用惠斯通电桥测量电阻。

实验仪器电阻箱，检流计，滑线变阻器，直流稳压电源等。

实验原理前面我们介绍的伏安法测量电阻，其精度不够高。

这一方面是由于线路本身存在缺点，另一方面是由于电压表和电流表本身的精度有限。

所以，为了精确测量电阻，必须对测量线路加以改进。

惠斯通电桥（也称单臂电桥）的电路如图1所示，四个电阻R 1、R 2、R b 、R X 组成一个四边形的回路，每一边称作电桥的“桥臂”，在一对对角AD 之间接入电源，而在另一对角BC 之间接入检流计，构成所谓“桥路”。

所谓“桥”本身的意思就是指这条对角线BC 而言。

它的作用就是把“桥”的两端点联系起来，从而将这两点的电位直接进行比较。

B 、C 两点的电位相等时称作电桥平衡。

反之，称作电桥不平衡。

检流计是为了检查电桥是否平衡而设的，平衡时检流计无电流通过。

用于指示电桥平衡的仪器，除了检流计外，还有其它仪表，它们称为“示零器”。

当电桥平衡时，B 和C 两点的电位相等，故有AC AB V V = CD BD V V = （1） 由于平衡时0=g I ，所以B 、C 间相当于断路，故有21I I = b X I I = （2） 所以 11R I R I X X = 22R I R I b b =可得 X b R R R R 21= （3） 或 b X R R R R 21= （4）这个关系式是由“电桥平衡”推出的结论。

反之，也可以由这个关系式推证出“电桥平衡”来。

因此（3）式称为电桥平衡条件。

如果在四个电阻中的三个电阻值是已知的，即可利用（3）式求出另一个电阻的阻值。

这就是应用惠斯通电桥测量电阻的原理。

上述用惠斯通电桥测量电阻的方法，也体现了一般桥式线路的特点，现在重点说明它的几个主要优点：（1）平衡电桥采用了示零法——根据示零器的“零”或“非零”的指标，即可判断电桥是否平衡而不涉及数值的大小。

实验2 惠斯通电桥测电阻用伏安法测量电阻时，不可避免地存在系统误差。

为了提高测量的精确度，可以采用将待测电阻与标准电阻相比较的方法得出待测电阻。

一、基本教学要求1．掌握直流单臂电桥测电阻的原理，并通过它初步了解一般桥式电路的特点；2．学会正确使用箱式电桥测电阻；3. 了解提高电桥灵敏度的方法。

二、实验原理检流计G 示零值，即桥臂电流0g I =, 电桥达到平衡，这时有：BC DC U U =；1x I I =；2s I I =于是 1122I R I R =；12x s I R I R =，由此得:12x s R R R R = 其中R x 为待测臂，R s 为比较臂，1R 、2R 为比例臂。

可用换臂测量来消除比例臂造成的误差。

测量精密度取决于电桥的灵敏度。

如某待测电阻有1%的改变时，检流计指针相应偏离平衡点1n ∆=格，则相对灵敏度S ＝100格，x x R n R S∆∆= 测量电阻的精密度取决于电桥的灵敏度。

电桥的灵敏度与下面诸因素有关：1. 与检流计的电流灵敏度i S 成正比。

2. 与电源的电动势E 成正比。

3. 与电源的内阻E r 和限流电阻E R 有关。

4. 与四个桥臂电阻的搭配有关。

5. 与检流计的内阻有关。

参考文献:1、提高单臂电桥灵敏度的理论与实验分析，姜立军，唐山师范学院学报，2005,27（2）：44-46.2、惠斯通电桥的理论研究，杨万明，大学物理，1994,13（5）：7-12.3、单臂电桥电阻搭配对测量灵敏度的影响，陶秀梅，辽宁师专学报，2006,8（2）。

4、单臂电桥灵敏度最大值条件的研究，张慧兰，南方冶金学院学报，2001,22（1）：51-54.三、实验内容1.用单臂电桥选取合适的比例臂测量给定的电阻，并消除比例臂造成的测量误差。

2．测量电桥的灵敏度，并讨论灵敏度与各影响因素的具体关系。

四、测量数据及数据处理1. 用自组电桥测量电阻。

取电源电压小于10V，选择合适的比例臂测量给定的电阻。

单臂电桥测电阻实验报告一、实验目的1、掌握单臂电桥测量电阻的原理和方法。

2、学会使用滑线式惠斯通电桥测量中值电阻。

3、了解电桥灵敏度的概念及提高电桥灵敏度的方法。

二、实验原理1、单臂电桥（惠斯通电桥）的原理单臂电桥是一种比较式测量仪器，其原理是基于电桥平衡时，对臂电阻乘积相等。

设四个电阻 R1、R2、Rx 和 Rs 连成四边形，每一边称为电桥的一个臂。

在一对角线节点间接上电源，在另一对角线节点间接上检流计，形成如图 1 所示的电路。

当检流计中无电流通过时，即B、D 两点电位相等，电桥达到平衡。

此时有：＼＼frac{R_1}｛R_2} ＝＼frac{R_x}｛R_s}＼可得待测电阻 Rx 的值为：＼R_x ＝＼frac{R_1}｛R_2} R_s＼2、电桥灵敏度电桥灵敏度定义为：＼S ＝＼frac{＼Delta n}｛＼frac{＼Delta R_x}｛R_x}｝＼其中，Δn 为检流计偏转的格数，ΔRx 为电阻 Rx 的改变量。

电桥灵敏度越高，表示电桥对电阻变化的反应越灵敏。

三、实验仪器1、直流电源2、滑线式惠斯通电桥3、检流计4、待测电阻5、标准电阻6、导线若干四、实验步骤1、仪器连接按照实验电路图连接好电路，注意电源、检流计、电阻等的正负极连接要正确。

2、调整比例臂根据待测电阻的估计值，选择合适的比例臂 R1 和 R2 的比值，使Rs 尽量接近 Rx 的估计值。

3、粗调平衡接通电源，调节 Rs 的值，使检流计指针接近零位，此时电桥接近平衡。

4、细调平衡进一步微调 Rs 的值，使检流计指针指零，此时电桥达到平衡。

5、测量并记录数据记录 R1、R2 和 Rs 的值，根据公式计算出 Rx 的值。

6、改变 Rs 的值，测量电桥灵敏度在电桥平衡的基础上，稍微改变 Rs 的值，记录检流计指针偏转的格数，计算电桥灵敏度。

7、重复测量改变比例臂，重复上述步骤，测量多组数据，求 Rx 的平均值。

五、实验数据记录与处理1、实验数据记录表格｜测量次数｜ R1（Ω）｜ R2（Ω）｜ Rs（Ω）｜ Rx（Ω）｜｜：：｜：：｜：：｜：：｜：：｜｜ 1 ｜＿____ ｜＿____ ｜＿____ ｜＿____ ｜｜ 2 ｜＿____ ｜＿____ ｜＿____ ｜＿____ ｜｜ 3 ｜＿____ ｜＿____ ｜＿____ ｜＿____ ｜2、数据处理根据公式＼（R_x ＝＼frac{R_1}｛R_2} R_s\），计算出每次测量的 Rx 值，然后求平均值。

实验 惠斯通电桥测电阻实验目的（1）掌握惠斯通电桥的基本原理。

（2）学会自组惠斯通电桥测电阻。

（3）了解提高电桥灵敏度的几种途径。

实验仪器ZX21电阻箱、检流计（或数字电压表）、滑线变阻器、待测电阻、直流稳压电源、导线。

实验原理 （惠斯通电桥原理）惠斯通电桥就是一种直流单臂电桥，适用于测中值电阻，其原理电路如图1所示。

将R 1、R 2、R 3、R 4四个电阻连成四边形，再将它的相对顶点分别接上电源E 和检流计G ，便构成一个惠斯通电桥。

通常把四边形的四个边叫做电桥的四个“臂”，把接有检流计G 的对角线叫做“桥”。

桥的作用是将它两个端点B 、D 处的电位直接进行比较。

通常因各电阻值是任意的， 故B 、D 两个点的电位一般 不等，检流计G 中有电流通过。

若调节电阻到合适阻值时，可 使检流计中无电流流过，即B 、D 两点的电位相等，这时称为“电 桥平衡”。

电桥平衡，检流计中无电流 通过，相当于无BD 这一支路， 故电源E 与电阻1R 、R 2可看成一 分压电路；电源E 与电阻R 3、R 4可看成另一分压电路。

若以C 点为参考，则D 点的电位D V 与B 点的电位B V 分别为221B R R R EV +=343D R R R E V +=(1) 因电桥平衡时B D V V =故解上面两式可得3421R R R R = 上式叫做电桥的平衡条件，它说明电桥平衡时，四个臂的阻值间成比例关系。

如果x R 为待测电阻，则有x R R R R R ==4321 由（3）式可知，当电桥达到完全平衡时，所测阻值x R 的准确度仅由（2）（3）图1惠斯通电桥原理R 2、R 3、R 4的准确度决定。

因2R 、R 3、R 4可使用准确度较高的标准电阻箱提供，故只要选用灵敏度较高的检流计或数字电压表来判定电桥的平衡，所测得的x R 值将比用伏安法测量要精确得多。

测量电阻时，通常是选取2R 、R 3的电阻使成简单的整数比(如1:1，1:10，10:1等)并固定不变，然后调节R 4使电桥达到平衡。

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10~106Ω。

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 x 和R 1 、R 2、 R 0四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 1 、R 2和R 0，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 AC =U AD ，U BC =U BD ，即I 1R 1= I 2R 2 ，I x R x = I 0R 0 。

因为G 中无电流，所以，I 1=I x ,，I 2=I 0, 。

上列两式相除，得：21R R RxR = （5-1） 则 R x =021R R R = CR 0 （5-2） 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 0为比较臂，R 1/R 2（即C ）为比率（或倍率），R x 为电桥未知臂。

在测量时，要先知道R x 得估测值，根据R x 的大小，选择合适的比率系数，把R 0调在预先估计的数值上，再细调R 0使电桥平衡。