大学物理实验-电桥

电桥实验试题标准答案[采用电桥测量中值电阻] 一、实验原理答：惠斯登电桥是用于精确测量中值电阻的测量装置。

电桥法测电阻，实质是把被测电阻与标准电阻相比较，以确定其值。

由于电阻的制造可以达到很高的精度，所以电桥法测电阻可以达到很高的精确度。

1．惠斯登电桥的线路原理惠斯登电桥的基本线路如图 1 所示。

它是由四个电阻 R 1 Rx R 1，，R 2 R s R x 联成一个四边形 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，因而检流计的指针有偏转。

若适当调节某一电阻值，例如改变 R s 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I P =0，称为电桥平衡。

则有 图 1 单臂电桥连线图V C = V D （1） I R 1 = I Rx = I 1（2）I R 2 = I Rs = I 2 （3）由欧姆定律知V AC = I R 1 1 = V AD = I R 2 2 （4）V CB = I R 1 x = V DB = I R 2 s （5）由以上两式可得R 1R x =R s （6）此式即为电桥的平衡条件。

若R 1， ，R 2 R s 已知，R2R x 即可由上式求出。

通常取 、 为标准R 1 R 2 电阻，称为比率臂，将R R 1 / 2 称为桥臂比； 为可调电阻，称为比较臂。

改变 使电桥达R s R s 到平衡，即检流计P 中无电流流过，便可测出被测电阻 之值。

R x2．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，用惠斯登电桥测量R x 的误差，除其它因素外，与标准电阻R 1，R 2 的误差有关。

可以采用交换法来消除这一系统误差，方法是：先连接好电桥电路，调节 使R s P 中无电流，可由式（6）求出R x ，然后将 与 交换位置，再调节 使R 1 R 2 R s P 中无电流，记下此时的 ，可得R s ′RR x = 2R s ′ （7）R 1 式（6）和（7）两式相乘得R x 2 = R R s s ′或R 2 R s R h KER m S G PR x = RR s S′（8）这样就消除了由R1，R2本身的误差对R x 引入的测量误差。

大学物理实验报告（交流电桥）一、实验目的：1 .了解交流桥路的特点和调节平衡的方法2 .学会使用交流电桥测量电容3 .学会使用交流电桥测量电感二、实验原理：图4-13-1是交流电桥的原理线路。

它与直流单臂电桥原理相似。

在交流电桥中，四个桥臂一般是由交流电路元件如电阻、电感、电容组成；电桥的电源通常是正弦交流电源；交流平衡指示仪的种类很多，适用于不同频率范围。

频率为200Hz 以下时可采用谐振式检流计；音电子指零仪器；也有用电子示波器或交流毫伏表作为平衡指示器的。

本实验采用高灵敏度的电子放大式指零仪，具有足够的灵敏度。

指示器指零时，电桥达到平衡。

一、交流电桥的平衡条件我们在正弦稳态的条件下讨论交流电桥的基本原理。

在交流电桥中电桥的一个对角线cd 上接入交流指零仪，另一对角线ab 上接入交流电源。

Z Z ==•ZxZ 34当其他桥臂的参数已知时，就可决定被测阻抗Z x 的值。

二、交流电桥平衡的分析x下面我们对电桥的平衡条件作进一步的分析。

在正弦交流情况下，桥臂阻抗可以写成复数的形式Z =R +jX =Ze2若将电桥的平衡条件用复数的指数形式表示，则可得Ze j q-Ze j 93=Ze j 92♦Ze j 匕当调节电桥参数，这时有 使交流指零仪中无电流通过时（即I 0=0），cd 两点的电位相等，电桥达到平衡， 即: U =U acad IZ =IZ U 二U cb （两式相除有: 44 IZ 4^~4IZ33 dbI 2Z2=I 3Z3 当电桥平衡时所以 I =0， 0 由此可得: ZZ =ZZ 1324I =I， 12I =I 34 （4-13-1） 上式就是交流电桥的平衡条件，它说明：当交流电桥达到平衡时，相对桥臂的阻抗的乘积相等。

由图4-13-1可知，若第一桥臂由被测阻抗Z 构成，则：x 频范围内可采用耳机作为平衡指示器; 频或更高的频率时也可采用 四个桥臂由阻抗元件组成，在 图4-13-1交流电桥原理Z •Ze j （*+中3）=Z •Ze j （中2+中4）根据复数相等的条件，等式两端的幅模和幅角必须分别相等，故有「ZZ =ZZ上面就是平衡条件的另一种表现形式，可见交流电桥的平衡必须满足两个条件：一是相对桥臂上阻抗幅模的乘积相等；二是相对桥臂上阻抗幅角之和相等。

实验4.17 非平衡电桥电压输出特性研究一、实验目的（1）了解非平衡电桥的工作原理。

（2）研究非平衡电桥电压输出特性。

二、实验仪器FQJ 型非平衡电桥、电桥接线板、电阻箱、稳压电源、电压表等。

三、实验原理如图，对于非平衡电桥电路，平衡时，U AB =0；R 4=kR 3(k =R 2R 1⁄)。

当桥臂电阻R 4变化ΔR 时，电桥输出的电压U AB ，U AB 相关于ΔR 。

反之，测出U AB ，则可以推导出ΔR 。

由此我们讨论三类情况：单臂输入、双臂输入和四臂输入。

一、单臂输入时电桥电压的输出特性：当电桥平衡时有R 1:R 3=R 2:R 4,U AB =0,突然使R 4=R 0+ΔR ，则U AB ≠0。

若电源电压为U 0,则有：U AB =U A −U B=(R 0+∆R R 0+R 2+∆R −R 3R 1+R 3)∗U 0 =R 1∗∆R(R 3+R 1)(R 2R 0+∆RR 0+1)R 0∗ U 0令电桥倍率K = R 1/R 3。

则可知R 1/R 3=R 2/R 0,上式化简得：U AB=ΔR R 0(1+K )+ΔR R 0⋅K1+K ⋅U 0且当ΔR ≪R 0时，上式可化简得：U AB=KU0⋅ΔR (1+K)2R0定义SU=UAB/ΔR为电桥的输出电压灵敏度，则有：S u=KU0 (1+k)2R0由此可知S U与k\U0相关。

且当电压一定时，k=1时，电桥的输出电压灵敏度最大：S max=U0 4R0二、双臂输入时电桥电压的输出特性：非平衡电桥中，若相邻臂内接入两个变化量相同而变化量符号相反的可变电阻，这种电桥电路称为半桥差动电路。

例如，R0增加ΔR，R2减少ΔR。

平衡时有R1:R3=R2:R0,在对称情况下R1=R3=R0=R2=R,则：U AB=U0⋅ΔR 2R0S U=U0 2R0可得半桥差动电路得输出电压灵敏度比单臂输入时得最大电桥电压灵敏度提高了一倍。

三、四臂输入时电桥电压的输出特性：在非平衡电路中，两个相邻的桥臂间变化量相等，变化量符号相反，且两个变化符号相同的桥臂接入相对桥臂内，这种电路叫全桥差动电路。

大学物理实验非平衡电桥引言：非平衡电桥是大学物理实验中常用的一种实验方法，用于测量电阻、电容等电路元件的物理参数。

非平衡电桥通过调节电桥电路中的电流或电压，使电桥两侧的电路呈现非平衡状态，从而得到所需测量的物理参数。

本文将介绍非平衡电桥的基本原理、实验步骤以及注意事项。

一、非平衡电桥的基本原理非平衡电桥是基于电桥平衡原理而设计的一种测量电阻、电容等元件物理参数的方法。

电桥平衡是指电桥两侧电路的电压或电流相等，此时电桥处于平衡状态。

当电桥两侧电路存在一定差异时，电桥处于非平衡状态。

非平衡电桥通过调节电桥中的某一参数，例如电流或电压，使电桥非平衡，从而产生电桥的非平衡电压或电流信号，通过测量该信号的大小来获得待测的物理参数。

二、非平衡电桥的实验步骤1. 实验器材准备在进行非平衡电桥实验之前，需要准备一些实验器材，包括电桥、电源、待测元件、标准电阻或电容等。

2. 搭建电桥电路根据实验的要求，选择合适的电桥电路进行搭建。

常见的电桥有维尔斯通电桥、韦氏电桥等，具体搭建步骤可根据电桥的使用说明进行操作。

3. 调节电桥参数根据实验需要，通过调节电桥中的某一参数，使电桥处于非平衡状态。

例如，可以调节电流或电压的大小，或者改变电桥中的元件数值等。

4. 测量非平衡信号在电桥处于非平衡状态时，使用合适的测量仪器（如万用表）测量电桥的非平衡电压或电流信号。

记录测量结果。

5. 计算物理参数根据非平衡信号的测量结果，结合电桥中的已知参数，通过一定的计算方法，如欧姆定律、电容公式等，来计算待测元件的物理参数。

6. 分析实验结果对实验得到的物理参数进行分析，比较其与已知值或理论值的差异，评估实验的准确性和可靠性。

三、注意事项1. 实验前需了解所使用的电桥的原理和操作方法，确保正确、安全地进行实验。

2. 在搭建电桥电路时，注意电路的连接是否正确，电源的电压是否合适。

3. 在调节电桥参数时，小心操作，避免对实验结果产生影响。

4. 测量非平衡信号时，注意选择合适的测量仪器，并进行准确的测量。

电桥实验试题标准答案[采用电桥测量中值电阻] 一、实验原理答：惠斯登电桥是用于精确测量中值电阻的测量装置。

电桥法测电阻，实质是把被测电阻与标准电阻相比较，以确定其值。

由于电阻的制造可以达到很高的精度，所以电桥法测电阻可以达到很高的精确度。

1．惠斯登电桥的线路原理惠斯登电桥的基本线路如图 1 所示。

它是由四个电阻 R 1 RxR 1，，R 2 R s R x 联成一个四边形 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，因而检流计的指针有偏转。

若适当调节某一电阻值，例如改变 R s 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I P =0，称为电桥平衡。

则有 图 1 单臂电桥连线图V C = V D （1） I R 1 = I Rx = I 1 （2） I R 2 = I Rs = I 2 （3）由欧姆定律知V AC = I R 1 1 = V AD = I R 2 2 （4） V CB = I R 1 x = V DB = I R 2 s （5）由以上两式可得R 1 R x =R s （6）此式即为电桥的平衡条件。

若R 1， ，R 2 R s 已知，R2R x 即可由上式求出。

通常取 、 为标准R 1 R 2 电阻，称为比率臂，将R R 1 / 2 称为桥臂比； 为可调电阻，称为比较臂。

改变 使电桥达R s R s 到平衡，即检流计P 中无电流流过，便可测出被测电阻 之值。

R x2．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，用惠斯登电桥测量R x 的误差，除其它因素外，与标准电阻R 1，R 2 的误差有关。

可以采用交换法来消除这一系统误差，方法是：先连接好电桥电路，调节 使R s P 中无电流，可由式（6）求出R x ，然后将 与 交换位置，再调节 使R 1 R 2 R s P 中无电流，记下此时的 ，可得R s ′RR x = 2 R s ′ （7）R 1 式（6）和（7）两式相乘得R x 2 = R R s s ′ 或R 2 R s R h KER m S G PR x = RR s S′（8）这样就消除了由R1，R2本身的误差对R x 引入的测量误差。

大学物理实验报告-非平衡电桥的应用
非平衡电桥是一种可测量电路中存在的微小电阻差异的实验方法，该方法常见于电学、电化学、和化学等实验领域中。

它的实验原理基于连接四个导体端点（a、b、c、d）的电桥，其中为了使电桥处于非平衡状态，一个电压源必须连接到电桥的两个正方形开口上。

在这种状态下，当加到电桥上的电量有所区别时，在电路中就会生成一些电流。

通过调节
电阻，可以让电流趋于零。

通过电流、电阻的变化，我们就可以在实验中测量出电桥中的
微小电阻差异。

实验的第一步是计算出初始电阻的值。

我们先测定了标准电阻值，再以电桥中最大电
阻作为参照量，将其与标准电阻器和称重器中冷态的电阻进行比较。

之后进行数据的对比
和处理并得到测定出来的其它电阻的值。

我们得到了实验结果表，根据表中的值我们可以
推算出各个测定的电阻值。

本次实验的结果表明，非平衡电桥可以成功地测量微小电阻差异。

这种实验方法在许
多领域都具有重要的应用，例如工业、医疗、科学研究、和军事等。

无论何时，当我们需
要测量电路中的微小电阻差异时，非平衡电桥都是一种非常有用的实验方法。

交流电桥测电容和电感[实验目的]1． 掌握交流电桥的平衡原理和调节平衡的方法。

2． 用自组交流电桥测量电感L 和电容C 及其损耗。

[实验仪器]电阻箱，标准电容箱，交流毫伏表，音频信号发生器，待测电感和电容。

[实验原理]电桥是一种用比较法对电学参量进行精确测量的仪器。

电桥分为直流电桥和交流电桥两类。

直流电桥是测量电阻的基本仪器之一，交流电桥是测量各种交流阻抗的基本仪器，如电容的电容量，电感的电感量等。

此外还可利用交流电桥平衡条件与频率的相关性来测量与电容、电感有关的其他物理量，如互感、磁性材料的磁导率、电容的介质损耗、介电常数和电源频率等，其测量准确度和灵敏度都很高，在电磁测量中应用极为广泛。

常用的交流电桥电路有：西林电桥、电容比较电桥、麦克斯韦（Maxwell ）电桥、海氏（Hay ’s ）电桥。

交流电桥因测量任务的不同而有各种不同的形式，但只要掌握了它的基本原理和测量方法，对于各种形式的交流电桥都比较容易掌握。

如图1所示是交流电桥的原理线路。

它与直流电桥相似，也是由四个桥臂构成，但桥臂中含有交流元件。

图1图中E 为交流电源，D 为交流平衡指示器，通常可用耳机或由电子线路构成的指示器（如电子管或晶体管毫伏表，示波器等）。

交流电桥四个桥臂的阻抗通常用复阻抗表示。

AC 称电源对角线，BD 称测量对角线。

一、交流电桥的平衡条件与直流电桥平衡电路类似。

考虑到平衡时，B 、D 两点在任意瞬时电位都相等，没有电流流过平衡指示器 ，有1234,I I I I == （1）根据交流电路欧姆定律还有1144I Z I Z = （2）2233I Z I Z = （3）（2）、（3）两式相除，并考虑到（1）式，可得到14132423Z Z Z Z Z Z Z Z == 或 （4） 式（4）称为交流电桥的平衡条件方程式，可以表述为：桥路相对两臂的复阻抗乘积相等。

由（1）式可以看出，交流电桥的平衡条件在形式上和直流电桥是完全相同的，但它们的物理意义却有着很大的差别。