直流电桥测量电阻一、实验简介直流电桥是一种用比较法测量电阻的仪器，主要由比例臂、比较臂、检流计等构成桥式线路。测量时将被测量量与已知量进行比较而得到测量结果，因而测量精度高，加上方法巧妙，使用方便，所以得到了广泛的应用。电桥的种类繁多，但直流电桥是最基本的一种，它是学习其它电桥的基础。早在1833年就有人提出基本的电桥网络，但一直未引起注意，直至1843年惠斯通才加以应用，后人就称之为惠斯通电桥。单臂电桥电路是电学中很基本的一种电路连接方式，可测电阻范围为1~10°Q。通过传感器，利用电桥电路还可以测量一些非电量，例如温度、湿度、应变等，在非电量的电测法中有着广泛的应用。本实验是用电阻箱和检流计等仪器组成惠斯通电桥电路，以加深对直流单臂电桥测量电阻原理的理解。本实验的目的是通过用惠斯通电桥测量电阻，掌握调节电桥平衡的方法，并要求了解电桥灵敏度与元件参数之间的关系，从而正确选择这些元件，以达到所要求的测量精度。二、实验原理电阻按其阻值可分为高、中、低三大类，R≤1Q的电阻为低值电阻，R>1MQ的称高值电阻，介于两者之间的电阻是中值电阻，通常用惠斯通电桥测中值电阻。1、惠斯通电桥的工作原理惠斯通电桥原理，如图1所示
直流电桥测量电阻 一、 实验简介 直流电桥是一种用比较法测量电阻的仪器，主要由比例臂、比较臂、检流计 等构成桥式线路。测量时将被测量量与已知量进行比较而得到测量结果，因而测 量精度高，加上方法巧妙，使用方便，所以得到了广泛的应用。 电桥的种类繁多，但直流电桥是最基本的一种，它是学习其它电桥的基础。 早在 1833 年就有人提出基本的电桥网络，但一直未引起注意，直至 1843 年惠斯 通才加以应用，后人就称之为惠斯通电桥。单臂电桥电路是电学中很基本的一种 电路连接方式，可测电阻范围为 1~106 Ω。 通过传感器，利用电桥电路还可以测量一些非电量，例如温度、湿度、应 变等，在非电量的电测法中有着广泛的应用。本实验是用电阻箱和检流计等仪器 组成惠斯通电桥电路，以加深对直流单臂电桥测量电阻原理的理解。本实验的目 的是通过用惠斯通电桥测量电阻，掌握调节电桥平衡的方法，并要求了解电桥灵 敏度与元件参数之间的关系，从而正确选择这些元件，以达到所要求的测量精度。 二、 实验原理 电阻按其阻值可分为高、中、低三大类，R≤1Ω的电阻为低值电阻，R>1M Ω的称高值电阻，介于两者之间的电阻是中值电阻，通常用惠斯通电桥测中值电 阻。 1、惠斯通电桥的工作原理 惠斯通电桥原理，如图 1 所示
.RoRR2RxD1KE图1惠斯通电桥原理图2、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R/R2=1时调到平衡，则有R=Ro，这时若把Ro改变一个微小量△Ro，则电桥失去平衡，从而有电流I.流过检流计。如果I.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=R+△Ro，△R。就是由于检流计灵敏度不够高而带来的测量误差△R。引入电桥的灵敏度，定义为S =△ n/(△ Rx/Rx)式中的△Rx是在电桥平衡后R的微小改变量（实际上若是待测电阻R不能改变时，可通过改变标准电阻R.的微小变化△R.来测电桥灵敏度），△n是由于△R，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△nS =△n/(△ Ro/ Ro) =（△I/(△Ro/Ro)）= SiS2IG其中Si是检流计自身的灵敏度，S2=△I/(△Ro/Ro)由线路结构决定，故称电桥线路灵敏度，理论上可以证明S2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RI、R2、R.引起的误差为△Rx/Rx=△Ri/R1+△R2/R2+△Ro/R为减小误差，把图1电桥平衡中的R、R,互换，调节R使I=0，此时的R记为Ro，则有
图 1 惠斯通电桥原理图 2、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 Rx=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 IG流过检流计。如果 IG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 Rx=R0+△R0，△R0 就是由于检流计灵敏 度不够高而带来的测量误差△Rx。引入电桥的灵敏度，定义为 S =△ n/(△ Rx/Rx) 式中的△Rx 是在电桥平衡后 Rx 的微小改变量（实际上若是待测电阻 Rx 不能 改变时，可通过改变标准电阻 R0的微小变化△R0来测电桥灵敏度），△n 是由于 △Rx 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/(△ R0/ R0) = △ n △ I𝐺𝐺 （ △ I𝐺𝐺/(△ R0/ R0)） = S1S2 其中 S1是检流计自身的灵敏度， S2 =△ I𝐺𝐺/(△ R0/ R0)由线路结构决定，故 称电桥线路灵敏度，理论上可以证明 S2 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 R1、R2、R0引起的误差为 △ Rx/ Rx =△ R1/R1 +△ R2/ R2 +△ R0/ R0 为减小误差，把图 1 电桥平衡中的 R1、R2互换，调节 R0使 IG=0，此时的 R0 记为 R0 ’,则有
R2R'o6Rx =R1R = /RoRo这样就消除了R1、R2造成的误差。这种方法称为交换法，由此方法测量R的误差为A△ Rx/ Rx = :2(4 Ro /Ro + R / R)即仅与电阻箱R。的仪器误差有关。若Ro选用具有一定精度的标准电阻箱，则系统误差可以大大减小。三、实验内容1.自组直流电桥1）按下图所示实验电路图正确连线。FG图2直流电桥实验电路图2)线路连接好以后，检流计调零。3)调节直流电桥平衡。4）测量并计算出待测电阻值Rx，微调电路中的电阻箱，测量并根据电桥灵敏度公式：S=△n/(△Rx/Rx）或S=△n/(△RO/RO)计算出直流电桥的电桥灵敏度。5)记录数据，并计算出待测电阻值。2.箱式直流电桥1)使用内接电源和内接检流计，按照实验电路图连线。2)线路连接好以后，检流计调零。3)调节直流电桥平衡。4)测量并计算出待测电阻值Rx，微调电路中的电阻箱，测量并根据电桥灵敏度公式：S=△n/△Rx/Rx)或S=△n/△R/R)计算出直流电桥的电桥灵敏度
Rx = R2 R1 R0 ′ R = �R0R0 ′ 这样就消除了 R1、R2 造成的误差。这种方法称为交换法，由此方法测量 Rx 的误差为 △ Rx/ Rx = 1 2 (△ R0/R0 +△ R0 ′ / R0 ′ ) 即仅与电阻箱 R0的仪器误差有关。若 R0选用具有一定精度的标准电阻箱， 则系统误差可以大大减小。 三、 实验内容 1. 自组直流电桥 1) 按下图所示实验电路图正确连线。 图 2 直流电桥实验电路图 2) 线路连接好以后，检流计调零。 3) 调节直流电桥平衡。 4) 测量并计算出待测电阻值 Rx，微调电路中的电阻箱，测量并根据电桥灵敏度 公式:S=△n/(△Rx/ Rx)或 S=△n/(△R0/ R0)计算出直流电桥的电桥灵敏度。 5) 记录数据，并计算出待测电阻值。 2. 箱式直流电桥 1) 使用内接电源和内接检流计,按照实验电路图连线。 2) 线路连接好以后，检流计调零。 3) 调节直流电桥平衡。 4) 测量并计算出待测电阻值 Rx，微调电路中的电阻箱，测量并根据电桥灵敏度 公式:S =△ n/(△ Rx/Rx)或S =△ n/(△ R0/ R0)计算出直流电桥的电桥灵敏 度
记录数据，并计算出待测电阻值。四、实验仪器本实验用到的实验仪器有：电压源、滑线变阻器（2个）、四线电阻箱（3个）、检流计、待测电阻、电源开关、电桥箱，实验场景如下图组所示：百电桥共浴招动X美验口导进市00:00:45a联用保件RKRMNDREROBLETUTE本实收的实验用器提用直流电桥量来知电用告盗民电桥大胎SE自组直流电桥自RX行00:00:15记动放机禁光单件路智实旅用的里用能达格就黑量来知电品SIRRERSERRO箱式直流电桥电压源：
记录数据，并计算出待测电阻值。 四、 实验仪器 本实验用到的实验仪器有：电压源、滑线变阻器（2 个）、四线电阻箱（3 个）、检流计、待测电阻、电源开关、电桥箱，实验场景如下图组所示： 自组直流电桥 箱式直流电桥 电压源：
电源开关：鼠标点击，打开或关闭电源。电源指示灯：打开电源时，指示灯变亮；关闭时，指示灯变暗：调节电压值旋钮：左击或右击、按下鼠标左键或右键可以改变电源电压大小滑线变阻器：浩线变阻器主窗体0滑动片：可以左右拖动滑动片，粗调滑线变阻器在线路中的电阻值。微调按钮：点击或按下微调按钮，微调滑线变阻器在电路中的电阻值。电阻箱：
电源开关： 鼠标点击，打开或关闭电源。 电源指示灯： 打开电源时，指示灯变亮；关闭时，指示灯变暗； 调节电压值旋钮： 左击或右击、按下鼠标左键或右键可以改变电源电压大小。 滑线变阻器： 滑动片： 可以左右拖动滑动片，粗调滑线变阻器在线路中的电阻值。 微调按钮： 点击或按下微调按钮，微调滑线变阻器在电路中的电阻值。 电阻箱：