实验二十二用惠斯通电桥测中值电阻

1、实验二十二用直流电桥测中值电阻直流电桥是一种利用比较法精确测量电阻的方法，也是电学中一种很基本的电路连接 方式。直流电桥应用非常广泛，除精确测量电阻外，在各种传感器及测量仪器中还经常会用 到非平衡电路。一、实验目的1. 掌握直流电桥的原理和特点.2. 掌握使用自组电桥测中值电阻的方法.3. 了解电桥电灵敏度的意义和提高灵敏度的几种途径.4. 了解电桥测量中系统误差及消除方法.二、仪器与用具直流稳压电源，电阻箱三个，检流计，待测电阻三个，滑线式变阻器，开关等.三、实验原理1. 直流电桥的基本结构和平衡条件电桥结构如图22-1所示，四个电阻心、心、心和心联成一个四边形，每一边称为电桥的 一个臂：对

2、角线4、B间连接电源E，而 在对角线D、（7间连接检流计G,用以比 较这两点间电位，所谓“桥”就是指的这 条对角线，当桥路两端D、C等电位时，G中无电流通过，称之为电桥平衡”，此时容易证明等式成立.Rx =古心（22. 1）这就是电桥的平衡条件，从平衡条件及电路的对称性可以归纳出平衡电桥的重要特点：两对角线可以互换；两对角线互相独立.图22-1电桥电路测未知电阻采用的是比较法，它通过可调标准电阻他与待测电阻心进行比 较，用检流计示零来判断电桥平衡，通常称心为比较臂，心为待测臂，&和心为比例 臂.（C = % 叫倍率），测量中只要知道电桥平衡时的心和C值，即可由（22. 1）式算岀 待测电阻心，

3、只要选用灵敏度足够的检流讣和精确度较高的电阻作为他，则心的测量值可 以达到和桥臂电阻相同的精确度.2. 电桥灵敏度及意义在调节电桥使检流计示零时，若比较臂相对其平衡值心有一微小偏离*），则检流计 上必有相应微小电流A7?流过，当此电流（灵敏度的限制）小到G检测不出来，我们仍会认为 电桥是平衡的，从而得到Rx =C（R+塚）其中CM。就是由于电桥灵敏度不够带来的测量误差，为了泄量分析测量误 差与灵敏度的关系，可定义电桥灵敏度S如下式中兰是比较臂偏离平衡值时的相对改变图 22-2量，Aa是由此引起的检流计的偏转格数， 考虑到各桥臂所处位宜的对称性可以证明， 改变任一桥臂电阻得到的电桥灵敏度相同，

4、故S反映了电桥对各个桥臂电阻相对变化的 分辩能力，S越大，电桥越灵敏，由此引起的 误差也就越小，理论和实践都证明，电桥的 灵敏度与下而诸因素有关.与检流计的灵 敏度，成正比，S,越大，电桥越不易平衡， 电桥灵敏度越髙：提髙电源电压也可提高 电桥灵敏度.（但要注意不超过电路元件所允 许的额左功率）.与检流计内阻有关.心越小，灵敏度越髙与电源内阻心和与其串联的限流电阻心有关，心+心越大，电 桥灵敏度越低.与检流计和电源的接法有关,A、B间接电源C、D间接检流讣与A、B间接 检流计C、D间接电源两种情况，电桥具有不同的灵敏度。3. 桥臂电阻对测量产生的误差及消除方法由于电阻的真实值与标称值的差异，使

5、得比例臂和比较臂示值与实际值产生偏离，由此 产生的误差在最不利的条件下估计为 Rx / Rx=ARf /Rx+ARJ / R2 +ARf ./Ro（22. 3）式中&、AR/和AR/均为允许基本误差.只要倍率C合适，并选用较髙准确度级别的电阻箱作为R。去测疑，用交换R。和Rx的方 法测量，将交换前后两次的测量值Ri氐求几何平均值，就可获得较髙精度的结果.R. = J用电桥测电阻，测量结果的精度除受到桥臂电阻精确度的影响外，电桥灵敏度也是测量误差 的来源之一，另外，还存在由检流计“零点偏离”引起的系统误差，这些误差都可以用适当 方法来消除或减小.四、实验内容1、用万用电表粗测待测电阻阻值/?x2

6、. 按图22-2连接电路，比较臂R。最好选ZX-21型电阻箱，滑线式变阻爲尺卩是限流保 护电阻.测量时，起始值应置最大处，在调节电桥达粗平衡以后，应逐渐减小它们的阻值.3、合上各开关，观察G的偏转情况。调使G指零：再逐渐减小/?厂 再调他使G 指零，直到Rp减小为零，调心使G指零，就可读数。此时 & = : R2= : /?0=；（心）|=才&）改变电源极性，再调使G指零，再测/?x，此时（&,）2=。4、测电桥的灵敏度S电桥调平衡后，使心增大5G，检流计指针偏Q格（小格）：再使他减小5Q,检流 计指针偏转格。则S = %_% , R =a.+a2 A/?5 + 52其中”检流计偏转的分辨率，

7、取0. 2-0. 5格。5、交换&和他，重复上述测量，以消除桥僭电阻不准带来的系统误差，计算0X的几何平均值为丄心2心，；广Z d Rx，2 Rx2 V 1 Rx *2 Rx注：电源电压一般取10伏。五、思考与问答1. 中学里常用的滑线式惠斯通电桥，平衡时满足的条件是什么？当滑动触头位于何处电 桥的测量精度最高?试证明你的结论.2. 在电桥的调廿过程中，不论Rc为何值，G的指针始终偏向一边，这说明什么问题？应 作怎样的调整，才能使电桥达到平衡。3. 自组电桥、箱式电桥测量中，比例臂选取的原则是什么？4. 用电桥测左电表内阻时要特别注意什么问题?测量线路应如何设计?如果没有检流讣, 还能用电桥来测量电表内阻吗?为什么？5. 如果测疑电阻要