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惠斯通电桥测电阻——实验报告记录

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南昌大学物理实验报告

实验名称： 惠斯登电桥测电阻

专业班级： 0

学生姓名： 0 学号： 0

实验地点： 0

座位号： 0

实验时间： 0

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实验目的

1、掌握惠斯通电桥测电阻的原理和方法。 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

实验器材

1．箱式惠斯通电桥 2.各型号电阻

实验原理

电桥法测量是一种很重要的测量技术。由于电桥法线路原理简明，仪器结构简单，操作方便，测量的灵敏度和精确度较高等优点，使它广泛应用于电磁测量，也广泛应用于非电量测量。电桥可以测量电阻、电容、电感、频率、压力、温度等许多物理量。同时，在现代自动控制及仪器仪表中，常利用电桥的这些特点进行设计、调试和控制。

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，单臂电桥又称为惠斯通电桥，主要用于精确测量中值电阻。双臂电桥又称为开尔文电桥，主要用于精确测量低值电阻。本次实验主要是学习应用惠斯通电桥测电阻。 1． 惠斯通电桥的线路原理

惠斯通电桥的线路原理如图１５－1所示。四个电阻R1，R2，Rx和RS联成一个四边形，每一条边称作电桥的一个臂，其中：R1，R2组成比例臂，Rx为待测臂，RS为比较臂，四边形的一条对角线AC中接电源E，另一条对角线BD中接检流计G。所谓“桥”就是指接有检流计的BD这条对角线，检流计用来判断B，D两点电位是否相等，或者说判断“桥”上有无电流通过。

电桥没调平衡时，“桥”上有电流通过检流计，当适当调节各臂电阻，可使“桥”上无电流，即B，D两点电位相等，电桥达到了平衡。此时的等效电路如图１５－2所示。

根据图１５－2很容易证明

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R1Rx?R2Rs

Rx?

R1?RsR2 （１５－

１）

此式即电桥的平衡条件。如果已知R1，R2，RS，则待测电阻Rx可求得。设式(１５－1)中的R1／R2=K，则有

Rx=K·RS （１５－２）

式中的K称为比例系数。在箱式电桥测电阻中，只要调K值而无需分别调R1、R2的值，因为箱式电桥上设置有一个旋钮K值，并不另外分R1、R2。但在自组式电桥电路中，则需要分别调节两只电阻箱（R1和R2），从而得到K值。

由电桥的平衡条件可以看出，式中除被测电阻Rx外，其它几个量也都是电阻器。因此，电桥法测电阻的特点是将被测电阻与已知电阻(标准电阻)进行比较而获得被测值的。因而测量的精度取决于标准电阻。一般来说，标准电阻的精度可以做的很高，因此，测量的精度可以达到很高。伏安法测电阻中测量的精度要依赖电流表和电压表，而电流表和电压表准确度等级不可能作的很高，因此，测量精度不可能很高。惠斯通电桥测电阻中，测量的精度不依赖电表，故其测量精度比伏安法的测量精度高。

2．电桥的灵敏度及影响因素

电桥测量电阻，仅在电桥平衡时才成立的，而电桥的平衡是依据检流计的偏转来判断的，由于判断时受到眼睛分辨能力的限制而存在差异，会给测量结果带来误差，影响测量的准确性。这个影响的大小取决于电桥的灵敏度。所谓电桥灵敏度，就是在已经平衡的电桥里，当调节比较臂的电阻RS，使改变一个微小量△RS，使检流计指针离开平衡位置△d格，则定义电桥灵敏度S为

S??d?RS/RS （１５－

３）

式中：RS是电桥平衡时比较臂的电阻值，△RS／RS是比较臂的相对改变量。因此，电桥灵敏度S表示电桥平衡时，比较臂RS改变一个相对值时，检流计指针偏转的格数。S的单位是“格”。例如，S=100格=1格／(1／100)，则电桥平衡后，只要RS改变1％，检流计就会有1格的偏转。一般讲，检流计指针偏转1／10格时，就可以被觉察，也就是说，此灵敏度的电桥，在它平衡后，RS只要改变0.1％，我们就能够觉察出来，这样由于电桥灵敏度的限制所导致的误差不会大于0.1％。这也正是我们研究电桥灵敏度的目的。

电桥灵敏度与下面诸因素有关：

（1）与检流计的电流灵敏度Si成正比。

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