大学物理49直流电桥测电阻

大学物理49直流电桥测电阻
直流电桥测电阻是一种根据欧姆定律测量电阻的方法，该方法使用一个四臂电桥电路来测量未知电阻的电阻值。

在这个电路中，一个固定的电阻器和一个可调的变阻器被连接在两个并联的电阻器中，这两个并联电阻器合在一起被称为“待测电阻器”。

测量开始时，变阻器的电阻值被调整以达到平衡状态。

平衡状态是指在该状态下，通过待测电阻器中的电流为零，且电路中的所有电位差相等。

此时，根据欧姆定律，待测电阻器的阻值等于标准电阻器和变阻器之和。

因此，通过调整变阻器的电阻值，我们可以确定待测电阻器的电阻值。

这种测量方法的精度取决于平衡状态的准确度，因此，仔细的电路调整和精确的电阻值读数是至关重要的。

此外，值得注意的是，在这种测量中，电路中的电流应尽可能小，以避免产生热效应和电阻值的变化，因为电流的增加会导致电路中的电阻值明显增加。

总之，直流电桥测电阻是一种有效的测量电阻值的方法，它具有精确度高、使用方便等优点，在实验中得到广泛使用。

直流电桥法测电阻（单电桥）》实验报告评分标准一实验预习（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，版面是否整洁分三档给分。

预习报告不合格者，不允许进行实验。

该实验应重新预约，待实验室安排时间后进行实验（实验前还应预习实验）。

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（10 分）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，是否在实验结束后将仪器整理整齐，是否有大声喧哗、吵闹现象。

分三档给分。

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 数据记录是否与课堂实验记录一致，书写是否准确，分三档给分。

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效数字位数，分三档给分。

二、思考题（10 分）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确，有自己的见解，分三档给分。

三、格式及版面整洁（5 分）直流电桥法测电阻（单电桥）》技能测试评分标准学生进入实验室，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。

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 ⋅==21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：31123314131224234243132342433112424()0x S x x x x x xI 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。

直流电桥法测电阻(单电阻)实验报告
实验目的：
1.了解直流电桥实验原理；
2.掌握直流电桥实验的操作方法；
3.通过直流电桥实验，测量电阻的值。

实验器材：
1. 直流电源；
3. 变阻器；
4. 数字万用表。

实验原理：
直流电桥法是一种用电桥测量电阻值的方法。

当两个支路中，各接有一电阻，调整其中一个支路的变阻器，使桥中平衡电流为零，在平衡位置时，所调整的变阻器的阻值就等于电阻的值。

实验步骤：
1. 装置电路，如图所示。

2. 连接电源，并打开电源开关。

3. 用变阻器分别连接R和S两个端子。

4. 调整变阻器的阻值，直到电路平衡。

5. 读取变阻器的阻值，即为电阻的值。

实验数据：
调整前变阻器阻值：15Ω
电流：0A
电阻计算：
R = S * r2 / (r1 + r2)
= 794.12Ω
实验结论：
通过本次实验，我们使用直流电桥法测量了电阻的值，并且掌握了直流电桥法的实验操作方法和原理。

实验结果表明，电阻的值为794.12Ω。

遇到实验误差，我们可以通过多次测量取平均值的方式来减小误差。

自组直流电桥测量电阻创建人：总分：得分：一、实验目的与实验仪器共10 分，得分目的：1.理解惠斯通电桥的平衡原理及桥式电路的特点。

2.学会用自组电桥和箱式电桥测电阻的方法。

3.了解影响电桥灵敏度的因素，并对测量结果进行误差分析。

实验仪器：直流稳压电源，开关，四线电阻箱（3个），滑动变阻器（2个），待测电阻（3个），检流计，导线若干。

二、实验原理共15 分，得分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6.1.2-12、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=R0+△R0，△R0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’这样就消除了R 1、R 2造成的误差。

直流电桥测电阻实验原理
直流电桥是一种用于测量电阻值的精密仪器，通常用于测量电阻器、导线和其他电阻元件的阻值。

其原理基于基尔霍夫电桥定律，该定律表明，在电桥平衡状态下，电桥的两边电压相等，可以用来计算未知电阻的值。

下面是直流电桥测电阻的基本原理：
1.电桥平衡条件：直流电桥包括四个电阻元件，通常分为两对。

一对电阻（称为比较电阻）连接在电桥的两边，另一对电阻是
未知电阻和已知电阻（标准电阻）。

电桥的两侧分别连接到电源，并通过电流测量仪表来测量电流。

2.平衡状态：调节电桥中的已知电阻，以使电桥处于平衡状态。

在平衡状态下，电流测量仪表的指针不偏转，电桥的两侧电压
相等。

3.电桥定律：根据基尔霍夫电桥定律，电桥中的电流和电阻之间
存在如下关系：
未知电阻/ 已知电阻= 电桥的另一对电阻（比较电阻）之比
这可以表示为：R_x / R_1 = R_3 / R_2
其中，R_x 是未知电阻的值，R_1 和R_2 是已知电阻的值，R_3 和R_4 是比较电阻的值。

4.测量未知电阻：通过已知电阻和比较电阻的值，以及在电桥平
衡状态下测得的电流值，可以计算出未知电阻的阻值。

公式如
下：
R_x = (R_1 * R_3) / R_2
其中，R_x 是未知电阻的值。

总结来说，直流电桥测电阻的原理是基于基尔霍夫电桥定律，通过比较已知电阻和未知电阻之间的电流平衡条件，计算未知电阻的阻值。

这个方法提供了一种精确测量电阻值的方式，特别适用于实验室和工程应用中对电阻值精度要求较高的情况。

实验报告实验名称直流电桥法测电阻专业班级：组别：姓名：学号：合作者：日期：12x s R R R R =(2)此式即为惠斯通电桥测中值电阻的原理。

实验内容与数据处理1.惠斯通电桥测中值电阻测量数据及处理取工作电压3V ,使用惠斯通单臂电桥测量标称值分别为75.0Ω、6.20Ω、470Ω、110750⨯Ω、210910⨯Ω的电阻,将测量结果与万用表的测量结果做对比，数据记录如表1所示：表1箱式惠斯通电桥测电阻数据被测电阻标称值Ω/万用表读数惠斯通电桥测量值倍率KΩ/s R Ω/x R Ω∆/仪１％±⨯1-1075076.6Ω2-10744074.40±0.1508１％±⨯2-10620 6.2Ω3-106246 6.246±0.12692１％±⨯0104700.496Ωk 1-104684468.4±0.9568１％±⨯1107507.51Ωk 175037503±15.206１％±⨯21091091.3Ωk 10912191210±461.052.开尔文双臂电桥测铜导线的电阻率（1）铜导线几何尺寸数据记录表表2铜导线待测部位长度和直径123456平均值初D (mm)0.0010.0020.0020.0020.0010.001末D (mm)2.965 2.952 2.927 2.944 2.9502943铜线直径D (mm)2.964 2.950 2.925 2.942 2.9492942 2.945测量部位长度(mm)32.9032.5632.7833.0632.6632.8232.80（2）铜导线电阻测量数据及计算表表3箱式开尔文电桥测铜导线电阻数据及计算表倍率k读数盘值R S铜丝电阻R X (Ω)R X 平均值(Ω)110-4 3.50 3.50⨯10-4 3.58⨯10-4210-4 3.35 3.35⨯10-4310-4 3.65 3.65⨯10-4410-4 3.40 3.40⨯10-4510-4 3.78 3.78⨯10-4610-43.823.82⨯10-4在此图中还增加了桥臂电阻R3、R4，这样把P2和P3两点的接触电阻并入了较高值的R3、R4中；C2和C3用短粗导线相连，设其电阻为r。

直流电桥测电阻实验报告一、实验目的（1）了解单电桥测量电阻的原理，利用此原理测量电阻以及铜丝电阻的温度系数。

（2）通过处理实验所得数据，学习作图法与直线拟合法。

（3）利用电阻与温度关系，构造非平衡互易桥组装数字温度计，并学习其应用分析设计方法。

二、实验原理（1）惠斯通电桥测量电阻（1-1）电桥原理：当桥路检流计中无电流通过时，表示电桥已经达到平衡，此时有Rx/R2 = R/R1，即Rx = (R2/R1)*R。

其中将(R2/R1)记为比率臂C，则被测电阻可表示为Rx=C*R。

（1-2）实际单电桥电路在实际操作中，通过调节开关c位置，改变比率臂C；通过调节R中的滑动变阻器，改变R。

调节二者至桥路检流计中无电流通过，已获得被测电阻阻值。

（2）双电桥测低电阻（2-1）当单电桥测量电阻阻值较低时，由于侧臂引线和接点处存在电阻，约为10^-2~10^-4Ω量级，故当被测电阻很小时，会产生较大误差。

故对单电桥电路进行改进，被测电阻与测量盘均使用四段接法：，同时增设两个臂R1'和R2'。

（2-2）电路分析：由电路图知：① I3*Rx + I2*R2’ = I1*R2 ② I3*R + I2*R1’ = I1*R1 ③ I2*(R2’+R1’) = (I3=I2)*r 综合上式可知：⎪⎭⎫ ⎝⎛-+++='1'212'2'1'*121R R R R R r R R r R R R R x 利用电桥结构设计，可满足⎪⎭⎫⎝⎛='1'212R R R R ，同时减小r ，可是Rx 仍满足Rx = (R2/R1)*R ，即Rx=C*R 。

（3）铜丝的电阻温度特性及数字温度计设计 （3-1）铜丝的电阻温度特性∵一般金属电阻均有：Rt = R0(1+αR*t)，且纯铜αR 变化小 ∴αR = (Rt - R0)/(R0*t) （3-2）数字温度计设计 （3-2-1）非平衡电桥将检流计G 换为对其两端电压的测量，满足：⎪⎭⎫⎝⎛+-+=Rt R Rt R R R E t 21U 。

XX 理工大学大 学 物 理 实 验 报 告院〔系〕材料学院专业材料物理班级0705 姓 名童凌炜学号200767025实验台号实验时间20XX12月10日，第16周，星期三第5-6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 ⋅==21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成 绩教师签字电阻， 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，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与欧姆定律可得并推导得：31123314131224234243132342433112424()0x 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。

直流电桥测量电阻，非平衡电桥测量铂电阻的温度系数目的要求：（1）直流电桥的基本原理。

（2）直流电桥的灵敏度及影响它的因素。

（3）平衡电桥测量电阻的误差来源。

（4）了解铂电阻温度传感器的温度特性。

（5）了解电阻的三线接法以及传感器电路的静态特性。

（6）学习非平衡电桥的测量方法。

（7）学习测量铂电阻温度传感器电路的输入输出特性，并确定铂电阻的温度系数。

仪器用具：电阻箱3个，指针式检流计，碳膜电位器，箱式电桥，待测电阻3个，直流稳压电源，铂电阻实验元件盒，恒流源，数字万用电表2块，电阻箱，数字温度计，电热杯，保温杯，导线，开关。

（必要的仪器参数将会在下面给出）（一）实验原理：直流电桥的电路图如图所示：四个电阻，，，，连成一个四边形ABCD，每个边称作电桥的一个臂。

在四边形的对顶点A，C端加上电源E，对顶角B，D端连上检流计G，当B，D两点的电位相等时。

检流计中无电流通过，则电桥达到平衡，电桥平衡时，有（）由此式可求。

平衡电桥测量电阻的误差的两个来源：○1桥臂电阻带来的误差：实际的电桥结构中必定有接触电阻，接线电阻，漏电阻和接触电势等，但此[ ]为了消除/的比值的系统误差对测量结果的影响，可交换和的位置再测一次，分别得到和，则可得√○2电桥灵敏度带来的误差：检流计的灵敏度是有限的，当U BD值小于某一极值时，无法通过检流计观察出来。

定义电桥的灵敏度S为它表示电桥平衡后，的相对该变量，所引起的检流计偏转格数，具体测量时，待测电阻是不能改变的，以臂电阻R0的改变代替。

引入电桥灵敏度阈的概念：电流计偏转值取分度值（1格）的1/5，时所对应的被测量R x的变化量。

电桥灵敏阈反映了电桥平衡判断中可能包含的误差，由定义得：进一步得：确定R x的不确定度为[ ]电桥灵敏度为其中检流计的灵敏度，电源电压E，检流计内阻R g。

实验实际采用电路图：实验内容：1.用箱式电桥测量3个未知电阻（几十欧，几百欧和几千欧电阻各一个）及相应的电桥灵敏度。

用直流电桥测量电阻实验报告在这个电气实验的世界里，直流电桥就像一位老朋友，随叫随到，随时准备帮你解决电阻测量的烦恼。

大家好，今天咱们聊聊这个电桥测量电阻的实验报告。

想想吧，拿起那根电线，连接好设备，就像搭积木一样，心里就有点小激动，感觉自己要变身为科学家了！咱们得准备好工具，直流电桥、标准电阻、万用表，最好还有一颗好奇心，哈哈，这可真是“万事俱备，只欠东风”呀。

实验开始时，得先把设备都接好。

电桥的原理其实不复杂，想象一下，在电路里，一边是未知电阻，另一边是已知的标准电阻。

就像一场比赛，俩选手在较量，谁能赢得最终的胜利？调节电桥的平衡，让指针指向零，就像调音一样，找到那个完美的音符，心里那个爽啊！这时候，大家可能会想，这指针的变化就像生活的起伏，有高兴有低谷，得耐心等待，别着急，慢慢来。

咱们要注意调节那个可调电阻了。

调到合适的值，指针稳稳地指向零，简直像是给这场比赛画上了圆满的句号。

此时，你可能会感叹，这直流电桥真是个好帮手，帮我们把复杂的电阻测量变得简单又有趣。

想象一下，调节过程中，那些小细节就像烹饪时掌握火候，过了头就糊了，没到位又难以入味。

忍不住想说，真是“细节决定成败”啊。

然后，记得记录下每一个测量值，这可是我们这场实验的“战果”呀！电桥的使用，仿佛是一场“科学的盛宴”，每一次的调整，每一个数据，都是我们追求真理的脚步。

我们得把这些值整理成表格，像做家务一样，把一切归类，井井有条。

看到那一列列数据，心里又是一阵小得意，嘿嘿，感觉像是在研究大自然的奥秘。

哦，对了，实验的过程中，千万别忽略了安全问题！电流、电压这些可都是“危险品”，搞不好就会有“触电”的风险。

想象一下，一不小心像电视剧里的角色一样，尖叫着躲避，实在是没必要的恐慌啊。

所以，实验前做好安全准备，穿上绝缘手套，确保一切万无一失，真是“安全第一”嘛。

完成实验后，得分析一下数据。

哎，这可真是个“技术活”，要把每一个值、每一组数据仔细对比。