惠斯通电桥测电阻.docx

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1、实验2  惠斯通电桥测电阻预习检查：1、 1、 利用伏安法测量电阻为什么对大小不同的电阻采用不同的方法？2、 2、 家用插座、电源插头为什么容易老化，甚至容易着火？相对于导线而言。3、 3、 电桥测量电阻，实质上是利用什么常用的实验方法？4、 4、 对于测量工具的最大误差如何确定？ 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

2、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。 实验目的/测量任务    1）学习惠斯通电桥测电阻的原理及方法。    2）学习电阻箱及电桥的误差计算方法。3）学习电路的连接方法并训练检查电路的故障。4）测量两种电阻510欧姆，3000欧姆。 实验原理1）惠斯通电桥的线路原理   惠斯通电桥的线路原理如图1所示。四个

3、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2所示。                 图1惠斯通电桥的线路原理               

4、 图2电桥平衡后等效电路 根据图2很容易证明      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。电桥平衡条件也可写成                  R1×RS=R2×Rx即对边乘积相等，此式更容易记忆。设式(1)中的R1／R2=K，则有                  Rx=K·RS    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。但在自搭敞式电桥电路中，则需要分别调节两只电阻箱（R1和R2），从而得到

5、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）电桥比例臂和比较臂的选择原则由平衡条件可知，被测电阻的测量精度全依赖于比例臂

6、和比较臂。比例一般取值为10n（0.001，0.01，0.1，1，10，100，1000），一旦比例预确定，被测电阻的有效位取决于比较臂的有效位，因此比较臂的位数在现有有限位取最大，比如比较臂是四位可调电阻箱，则比较臂应取四位数。如：被测电阻估计比例比较臂（4位）说明5000.15000 300013000 对于比例K=，R1和R2各取多少？一般要求：在电桥平衡后，R1、R2与各自串联的电阻取同一数量级。如：被测电阻估计比例R1R2比较臂（4位）5000.11001000500030001100010003000对于R1、R2取值

7、太大或太小都会影响到电桥的灵敏度，同时太大，电路的功耗比较大。3）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         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

8、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