电桥法测电阻_物理_自然科学_专业资料

实验名称 惠斯登电桥测电阻（所属实验室：大学物理实验中心 217 分室）一、实验基本介绍 电桥是一种比较式仪器，是很重要的电磁学基本测量仪器之一。电桥按其结构特点可分为交流电桥和直流电桥，也可分为单臂电桥和双臂电桥；按工作状态可分为平衡电桥和非平 衡电桥。惠斯登电桥称为单臂电桥，是最常用的直流电桥，主要用于低电阻的测量。二、实验仪器介绍 实验仪器：QJ23 型直流电阻电桥，万用电表，电阻若干只。调零旋钮 倍率选择灵敏度旋钮图 1 QJ23 型直流电阻电桥、指针万用表、待测电阻 【QJ23 型箱式惠斯登电桥】如图 1 所示。箱式直流电桥具有便于携带、准确度高和使用方便等特点。其电路原理图 如图 2 所示。R1、R2 为比例臂，Rs 为比较臂，改变 b 点的位置就可以改变 R1/R2（即比例系 数 K ） 的 比 值 。 例 如 将 倍 率 开 关 b 置 于 “ 102 ” 时 ， 便 有R1 0.999 8.902 81.009 409.09 409.09 81.009 100R28.902 0.999实验中 Rx 的误差主要取决于 Rs，而不是 R1/R2 的比值。从图 2 可知，比较臂 Rs 由四只可 变的标准电阻相互串联，其总阻值可达 9999 。

所以该电桥可测量 1~9999000 范围内的电阻，基本量程为 100~99990 。1图 3 为 QJ23 型箱式电桥面板示意图。面板中下部有四个标有“1000 ”、“ 100 ”、“10 ” 和“1”的旋钮，是用来调节比较臂 Rs 的，调节范围为 0~9999 。使用与读取方法同电阻 箱。面板右下角的“Rx” 接线柱是用来联接被测电阻 的；左侧上方的“+E-”用于联接外部电源；“内、G、 外”为检流计选择端钮，当“G”和“内”用短路片联 接时，则在“G”和“外”之间需外接检流计；在“G” 和“外”短路时，则箱式电桥内附的检流计接入了电路。 面板右上角为倍率“K”选择开关。面板左下角的“B” “G” 按钮，从图 2 可以看出， 前者用于接通电源，后者用于接通检流计支路。 在使用图2 时，“B”、“G”两个电健要同时使用，但需先按下“B” ， 再按下“G” ；断开时则先松开“G” ，再松开“B” ， 以保护检流计。所以使用箱式电桥时，先将倍率 K（R1/R2）确定，然后调节 RS 使电桥平衡电桥法测电阻，由公式（3）便可计算出测 量结果。三、实验内容预习 3.1 实验目的1. 理解直流电桥的构成和工作原理； 2. 掌握万用电表的使用和电桥的调节方法； 3. 用直流电桥测定电阻的阻值。

3.2 实验原理 3.2.1 惠斯登电桥测量电阻的原理惠斯登电桥的原理如图 4 所示。图中 R1、R2、Rs 是已 知其阻值的标准电阻，它们与待测电阻 Rx 构成一个四边形， 每一边都称为电桥的臂。R1、R2 称为比例臂，Rs 称为比较 臂，Rx 称为待测臂。在 A、B 两端接直流电源 E；在 C、D 两点间接检流计 G，结构像桥一样，故称为电桥。当 C、Dͼ3ͼ42两点间的电势不相等时，有电流通过检流计 G，电桥不平衡。调节 Rs，使检流计中电流为零(Ig ＝0)，此时 C、D 两点间电势相等，电桥达到平衡电桥法测电阻，于是有：I1 Rx=I2 Rs(1)I1 R1=I2 R2(2)RxR1 R2RsKRs(3)式中 K= R1/R2 称为比例系数。由公式(11-3)知，当电桥平衡时，两相对桥臂电阻的乘积 相等。显然，Rx 可由标准电阻 R1、R2 和 RS 求得，与电源的电压无关。所以，电桥测电阻实 质上是比较测量法。由于标准电阻有很高的精确度，因而用电桥测电阻也有很高的精确度。3.2.2 电桥灵敏度在实验中，我们是通过检流计的指针是否偏转来判断电桥平衡的；所以测量结果的准确程度与检流计的灵敏度有关。