大学物理实验——电桥法测电阻

1、电桥法测电阻测电阻的方法测电阻有许多种方法，如伏安法、啓 姆表法等，它们多数都不同程度地受到电表精度和接入误差的影响。但 使用电桥法测电阻是一种比较法，上 述影响比较小，只要标准电阻很精确，检流计足够灵敏,那么被测电阻的结果就有较高的准确度。电桥电路是电磁测量中电路连接的一种基本方式电桥有直流和交流之分直流电桥主要用于电阻测量直流电桥有单电桥（惠斯登电桥）测中值电 i阻；双电毎文电桥）迦低值电阻一 讯交流电栉测話，逐可测电容、电感等-惠斯通(1802-1875),英国物理学家o 1802年出生于英格兰的格洛斯特。青少年时 代受到严格的正规训练，兴 趣广泛，动手能力很强，；34年被伦敦英王学院聘

2、为实验物理学教授o 1836年当选为英国伦敦皇家学会会 员,阴忍年当选为法国利d 院外剧院士 J 868年由英王封为爵士，1875年10月19日在巴黎逝世。终年73岁。惠斯通电桥不是惠斯通发明的址测量丽芨其它电学实验时，经常会用到一种叫惠斯通电桥的电路，很多人认为这种电桥是惠斯通发明的，其实，这是一个误会，这种 电桥是由英国发明家克里斯蒂在1833年发明的，但是由于惠斯通第一个用它来测量电阻,T以人们习惯上就把这种电桥稔性了惠斯通电一比较彳寻到测車结果）因而测車精度较 裔。电桥的种类很多，但直流单臂电桥 即惠斯通电桥是其中的曇基本的一种。尽管各种电桥测量的对篆不同，构造各 异，但墓本廉理和思想

3、方法关致扌目同。囱此，掌捱惠斯通电稀胡原理也可为分 折其他电桥的原理和使用方法奠定基实验目的 1 了解惠斯通电桥测量电阻的原理，学会正确使用电桥测量电阻的方法;2 了解电桥灵敏度的概念，学习对 测量电路系统误差的简单校正；掌握箱式直流电桥的使用方法。实验仪器“+、”为外接电源的输人端 铤内、G、外”为检流计选择端 钮当“G，和“内”由短路片连接 时，则在“G”和“外”间需外 接检流计，在和“外”短 接时，本仪器内置的检流计已接 人桥路之中。：”1州EmXIX10实验仪器X1000Ifj“G” ,再按下,以I ”K为电桥倍率实验原理-线路原理尺2IlRx=I 20R2 Rorx = rq = k

4、rq在测量时，要先知道心的估测值，本 实验通过万用表测得，根据尺兀的大小选择 合适的电桥倍率，把心调到估测值，再细 调.伸由桥平衡利用惠斯通桥测电阻，从根本上消 除了采用其它方法时，由于电表接入而带 来的系统误差，因而准确度也就提高了。倍率有效量程分辨力X 0.00109999QlmQX0.010 99.99QlOmflX0.10 999.9Q100mQXI0 9.999KQIQX100 99.99KQionX1000 999.9KQioonX10000 9.999MQKQ标准度等级指数（C）基准值桥路电源g22m内附3V0.20.2ionioonKQ0.5110KI22100KH15V251

5、MQ实验原理-电桥的灵敏度上式是在电桥平衡的条件下推导出来的，而电桥是否平衡, 实验上是看检流计有无偏转来判断的。检流计的灵敏度总是有 限的，例如我们实验中所用的张丝式指针检流计，指针偏转1 格所对应的电流大约为106A,当通过它的电流比KPA还要小 时，指针的偏转小于0.1格，我们就很难觉察出来，假设电桥 在R/R尸1调到了平衡，则有R=R0,这时若把心改变一个量 隔 电桥就应失去平衡，从而有电流厶流过检流计，但若厶小 到我们检觉察不出来检流计偏转时，那么我们就会认为电桥还 是平衡的，因而得出艮=%+朋0, /伦就是由丁检流计灵敏度 不够而带来的测量误差叫 为此，我们引入电桥灵敏度S的概 念

6、，它定义为：AhAn5 = ARJRX ARJRO/Th是在电桥平衡后&的微小改变量(实际 上待测电阻心是不能变的，在测S时，改变的是标准电阻7?o),而是由于电桥偏离平衡而引 起的检流计的偏转格数，它越大，说明电桥越 灵敏，带来的误差也就越小。电桥灵敏度的高低取决于电源电压的高低、检流计本身的灵敏度、四个桥臂的搭配以及桥路电阻的大小，因此，其并非固定值。电桥灵敏度的测量在电桥平衡时，使他改变/R。，而检流计指针偏离零点0.2格（人眼能觉察到的的界限）。实际测量中往往是采取在电桥平衡时，心改 变某一值力他，使指针偏离零点为2格，然后实验原理-电桥的优缺点电桥的实质是把未知电阻和标准电阻相比较，

7、 而制造较高精度的标准电阻并不困难，用电桥 测电阻时，只要检流计足够灵敏，且选用标准 电阻作为桥臂，待测值可以达到其它三臂的标 准电阻具有的准确度。电桥电路中的检流计只用来判断电流有无，并 不需要提供读数，所以选用的检流计只要求有 高的灵敏度,其它方面并无苛求。电桥的缺点主要是操作较烦，且不能测量非线 性电阻。实验内容寸 1先用万能电表电阻档粗测电阻的阻值。2.将电阻接到电桥上 根据电阻值选择电桥的 倍率和读数旋钮（比较臂他），合适的比率将 有4位有效数字的测量结果，也就是首位读数 旋钮不为零。连接“G”和“外”短接，令电 桥使用内置的检流计和内置的电源。3按下电源开关按扭，使电桥通电。起 初

8、电桥处于非平衡状态，点按检流计按扭，可观察到指针的偏转。由偏转方向， 判断读数调节的i曾减方向，相应调节最夫白如读 数旋钮，使指针的偏转幅度减少。实验内容24仿步骤3,依照从大到小的次序，不断调 节电桥的读数旋扭，逐渐使电桥上的检流计 指针指向零。 5.最后，检查平衡电桥的灵敏度：在电桥Y 衡时，改变读数旋钮的值，使检流计指针偏 移力格，相应的电阻值改变为dRo，计算电 桥的灵敏度AnS = 朋-丄10实验内容36依上方法，测量几只阻值不同的电阻。 7根据下式估算测量的不确定度。MR帆/傀参考表格1万用表倍率电阻盘不测量值偏转格R。改变灵敏测出K值 R(Q)RKRo(Q)量藪AnA)度S(Q)1 11 1L_JL_JA.0.2RJS注意事项箱式电桥使用时，电源接通时间均应很短，即不能 将B、G两按钮同时长时间按下；测量时，应先按B 后按G,断开时，必须先断开G后断开B。并养成习 惯。箱式电桥所用电源的电压大小请看清实验室提供的 说明书或资料，按规定取值。调节比较臂的