9用惠斯通电桥测电阻

用惠斯通电桥测电阻

实验目的

(1) 掌握用惠斯通电桥测电阻的原理

(2) 正确应用复射式光点检流计

(3) 学会用QJ19型箱式电桥测电阻

实验方法原理

应用自组电桥和箱式电桥两种方法来测未知电阻R_x。

其原理如图示，其中R₁、R₂、R₃是三个已知电阻与未知电阻R_x构成四个臂，调节R₃，当U_cd =0时电桥平衡。即I₁R₁=I₂R₂, I₁R_x=I₂R₃。

实验步骤

(1) 自组电桥:

① 按图3-9-1连接电路,根据被测阻值范围恰当选择比例臂(在电阻箱上), 判断平衡指示仪用指针式检流计。

② 调整测定臂R₃使其平衡,记下各臂阻值.逐一测得R_X1、R_X2_、R_X_串，R_X_并。

(2) 箱式电桥：

① (按图3-9-3或箱式电桥仪器铭牌右上角的线路图接线，平衡指示仪用复射式光点检流计。

②参照书P₉₅页表格选取R₁、R₂两臂和电源电压，参照自组桥测试结果选取R₃的初始值。

③ 对每个被测电阻通过不同的灵敏度分别进行粗细调平衡，并记录相应阻值。

数据处理

自组点桥数据箱式电桥数据

数据处理：

(1) 自组电桥(a =0.1级) 由△R=Ra/100 而U_0.95=0.95△R

得：U₁=0.95××1475.20.1÷100=2Ω

U₂=0.95××3592.0×0.1/100=6Ω

U₃=0.95××5069.0×0.1/100=8Ω

U₄=0.95××1042.8×0.1/100=2Ω

测量结果：R₁=(1475±2) Ω R₂=(3592±6) Ω

R₃=(5069±8) Ω R₄=(1043±2) Ω

(2) 箱式电桥（a = 0.05级）由△R=±a/100%(kR3+R_N/10),

又U_0.95=0.95△R

得：U=0.95×0.05/100×(10R3+1000/10)

∴U₁=0.95×0.05/100×(10×146.60+100)=0.7Ω

U₂=0.95×0.05/100×(10×358.51+100)=2Ω

U₃=0.95×0.05/100×(10×506.42+100)=2Ω

U₄=0.95×0.05/100×(10×104.21+100)=0.5Ω

测量结果： R₁=(1466.0±0.7)Ω R₂=(3585±2)Ω

R₃=(5064±2)Ω R₄=(1042.1±0.5)Ω

思考题

(1) 电桥一般有两个比例臂R₁、R₂，一个测定臂R₃和另一个待测电阻R_X组成。电桥的平衡条件是R_X=（R₁/R₂）R₃。

(2) 不能平衡，因为桥臂两端C和D两点电位不会相等。

(3) ①不会，因为被测阻值仅仅依赖于R₁、R₂、R₃三个阻值。

② 会，因为要由检流计判断是否平衡。

③ 不会，因为检流计分度值不影响电桥误差。

④ 会，因为电压太低会降低电桥的灵敏度，从而增大误差。

⑤ 会，因为除了R₁、R₂、R₃三个电阻外，还有导线电阻。

(4) 由被测阻值大约为1.2kΩ，应考虑电源电压及倍率。电源电压选择6V，倍率R1/R2=1，因为当电桥的四个臂接近时电桥有较高的灵敏度。

1.电桥由哪几部分组成? 电桥的平衡条件是什么?

答：由电源、开关、检流计桥臂电阻组成。

平衡条件是R_x=(R₁/R₂)R₃

2.若待测电阻Rx的一个头没接(或断头)，电桥是否能调平衡?为什么?答：不能，R_x没接（或断头），电路将变为右图所示，A、C及C、D间总有电流，所以电桥不能调平。

3.下列因素是否会使电桥误差增大?为什么?(1) 电源电压不太稳定；由于电桥调平以后与电源电压无关，则电源电压不太稳定基本不会使电桥误差增大。(2) 检流计没有调好零点；若检流计没有调好零点，当其指针指零时检流计中电流不为零，即电桥没有达到平衡正态，此时的测量读数中将会含有较大误差甚至会出现错误读数；
(3) 检流计分度值大；检流计分度值大时会使电桥误差增大，因电桥的灵敏度与分度值成反比；
(4) 电源电压太低；电源电压太低会使电桥误差增大，因电桥的灵敏度与电源电压成正比；
(5) 导线电阻不能完全忽略；对高电阻不会，当被测电阻的阻值很高时导线电阻可以忽略。4. 为了能更好地测准电阻，在自组电桥时，假如要测一个约1.2kΩ的电阻，应该考虑哪些因素?这些因素如何选取? 答：应考虑电源电压，比例臂的电阻值，检流计的分度值。电源电压取6V，R₁，R₂取1000Ω，检流计取1.5级µA表。

第二篇：20xx-9实验六惠斯通电桥测电阻

实验六惠斯通电桥测电阻

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。直流电桥是一种用比较方法测量电阻的仪器，它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。直流电桥可分为单臂电桥和双臂电桥两种，即常说的惠斯通电桥和开尔文电桥，惠斯通电桥属于直流电桥，主要用于测量中等数值的电阻（10¹~10⁶Ω）。对于太小的电阻（10^-6~10¹Ω量级），要考虑接触电阻、导线电阻，可考虑使用双臂电桥；对于大电阻（10⁷Ω级），要考虑使用冲击检流计等方法。

【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

【实验器材】

直流稳压电源，箱式惠斯通电桥，检流计，滑线变阻器，电阻箱（三个），保护电阻（附短路开关），单置开关，待测电阻，导线

【实验原理】

1)惠斯通电桥的线路原理

图1为惠斯通电桥的原理图，待测电阻R_x和R₁、R₂、R₀四个电阻构成电桥的四个“臂”，对角线A和C接电源E, 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R₁、R₂和R₀，可使CD两点的电位相等，检流计G指针指零（即= 0），此时，电桥达到平衡。图1

电桥平衡时，U_AC= U_AD，U_BC= U_BD

即因为G中无电流，所以，，

上列两式相除，得：（1）

则（2）

式（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。通常称为比较臂，（即K）为比率（或倍率），为电桥未知臂。在测量时，要先知道得估测值，根据的大小，选择合适的比率系数，把调在预先估计的数值上，再细调使电桥平衡。

利用惠斯通电桥测电阻，从根本上消除了采用伏安法测电阻时由于电表内阻接入而带来的系统误差，因而准确度也就提高了。

【实验步骤】

1 自搭电桥测电阻实验步骤（待测电阻就用箱式电桥测的电阻46Ω,15kΩ）

（1）用万用表估测未知电阻的的值。按图2接好电路，取E = 1.5V。

（2）参考箱式电桥的K值（比率）表，选择R₁、R₂的阻值，（注意：每个阻值都要达到千欧。）

（3）打开,合上 , 先进行“粗调”，按下检流计的电计开关，观察检流计指针有无偏转，逐步改变，直到检流计无偏转，则“粗调”平衡。

（4）合上，再进行“细调”，逐步微调直到检流计无偏转，则“细调”平衡，记下此时的值。

（5）另一待测电阻，重复上述过程。

2 箱式电桥测电阻

对照电桥的原理图来了解箱式电桥面板上每个旋钮的功能和使用方法。

（1）待测电阻由面板右下角的接入端接入。

（2）旋钮由四个盘共同构成，分别代表个位，十位，百位，千位。

（3）倍率旋钮用来调节比值，有七种选择：0.001，0.01，0.1，1，10，100，1000。测量时，要根据待测电阻的大小选择合适的倍率，务必使电阻箱的四个旋钮都用上，要使测量结果有四位有效数字，以便减小误差。

（4）检流计和检流计机械调零。

（5）两个按键开关，电源开关B，检流计开关G。G用跃按法，以防电流过大，损伤检流计。

3. 用箱式电桥测电阻实验步骤

（1）打开箱式电桥，检流计调零，灵敏度置于最小。

（2）将待测电阻用短导线接于两端。

（3）选取适当倍率（务必保证测量值有4位有效数字）和电压。按下电源开关B。调节电桥平衡，使的百位以下旋钮置于零，然后用千位旋钮找出检流计指针向两边偏转的区间。这就是待测电阻的阻值范围。再细调使检流计指针指零，记下和，即，求得，将数据记录在表1-3中。

（4）在电桥平衡后，使的值改变为，检流计指针偏离平衡点5小格，由（8）式求出。将数据记录在表1-4中。

（5）换上另一个待测电阻，重复以上的过程。

【数据处理】

1．用自搭电桥测电阻

电阻箱：型号总电阻准确度等级检流计：型号

(1)测电阻

= = (估测值)= (估测值)=

表1-1.自搭电桥测电阻数据表

=[代入数据]= =[代入数据]=

(2) 测电桥灵敏度

表1-2. 测量自搭电桥由其灵敏度引入的测量误差

(3) 的不确定度计算

式中、、、为电阻箱的示值误差，由以下计算公式给出，

=（R f +bm）%

其中：f=0.1,b=0.2,m=6;得 = %,= %,= %;= %

S_R₀为的测量标准差，它的计算公式由下式给出，

＝；＝ , 、为由电桥灵敏度引入的测量误差。

写出结果表达式：= =

2．用箱式电桥测电阻

箱式电桥：型号等级_ 测量范围__ _

表1-3. 用箱式电桥测电阻数据表

表1-4. 测量箱式电桥由其灵敏度引入的测量误差

的不确定度计算：

所以：

得：

同理：

所以： ;

【注意事项】

1. 实验中使用内部电池和检流计，旋动检流计调节盖使其指针指零线。仪器用后仍使短路片处于“内接”状态，以保护检流计。

2. 对待测电阻值事先应有所估计，并根据其大小选择合适的比例臂，以使比较臂能有四位读数，并避免因比例臂和比较臂选择不当而损坏仪器。

3. 箱式电桥的电键B和G，其功用相当于K_b和Kg，因此仍应先按通B再按通G，先断开G 再断开B。

4. 实验过程中为了保护检流计，应特别注意“先粗调（打开K_n开关），后细调（合上K_n开关）”。

5. 测电桥灵敏度时，应在K_n开关合上的情况下使检流计偏离平衡点5小格。

【附录】

箱式惠斯通电桥仪器

本实验所采用的箱式电桥为QJ23a型携带式单臂电桥，它的实际电路见图5，各部分说明如下：(1)比率臂倍率相当于图5中的和，它由8个精密电阻组成，其总电阻为，度盘示值为比率臂所取倍率，它分为从0.001到1000七档。图5中各电阻均以欧姆为单位。(2)比较臂由四个十进位电阻盘组成，最大阻值为。调节和使电桥平衡时，则被测电阻的值为。(3)端钮和接待测电阻，和为外接电源用的接线端钮，和为外接检流计用的接线端钮。(4)为检流计的按钮开关，为电源按钮开关。