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：
电阻箱主窗体电阻箱1为电路提供一定大小的电阻，同时有分压的功能，电阻箱上有六个不同档位的旋钮，依次对应0.19档、1Q档、10Q档、1000档、1000Q档、100009档。每个旋钮有0一9，共10个刻度值。左击电阻箱上的旋钮，旋钮顺时针旋转：右击，旋钮逆时针旋转。检流计：检流计在电路中充当平衡指示器的作用，它主要由两个接线柱、一个调零旋钮、一个档位旋钮、一个短路按钮和一个电计按钮组成。如下图所示：AC5/2型检流计调零旋钮：进行检流计调零工作时用到，给检流计调零。档位旋钮：打到红点所在位置，检流计处于短路状态；打到白点位置检流计处于直接状态，也就是工作状态。短路按钮：短路按钮按下，检流计处于短路状态。电计按钮：电计按钮按下，检流计处于工作状态
为电路提供一定大小的电阻，同时有分压的功能，电阻箱上有六个不同档 位的旋钮，依次对应 0.1Ω档、1Ω档、10Ω档、100Ω档、1000Ω档、10000Ω 档。每个旋钮有 0—9，共 10 个刻度值。左击电阻箱上的旋钮，旋钮顺时针旋 转；右击，旋钮逆时针旋转。 检流计： 检流计在电路中充当平衡指示器的作用，它主要由两个接线柱、一个调零旋 钮、一个档位旋钮、一个短路按钮和一个电计按钮组成。如下图所示： 调零旋钮：进行检流计调零工作时用到，给检流计调零。 档位旋钮：打到红点所在位置，检流计处于短路状态；打到白点位置检流计 处于直接状态，也就是工作状态。 短路按钮：短路按钮按下，检流计处于短路状态。 电计按钮：电计按钮按下，检流计处于工作状态
电源开关：开关x请选择开关状态·断开闭合电源开关，控制电路的闭合。界面中有两个开关状态按钮，一个是闭合，一个是断开。点击闭合，开关闭合，显示闭合图片；点击断开，开关断开，显示断开图片。待测电阻：待测电阻，为电路提供一定大小的电阻，在实验中不需要调整，是实验中需要被测量的量，没有调节界面，场景图如下图所示：箱式直流电桥：
电源开关： 电源开关，控制电路的闭合。界面中有两个开关状态按钮，一个是闭合，一 个是断开。点击闭合，开关闭合，显示闭合图片；点击断开，开关断开，显示断 开图片。 待测电阻： 待测电阻，为电路提供一定大小的电阻，在实验中不需要调整，是实验中需 要被测量的量，没有调节界面，场景图如下图所示： 箱式直流电桥：
1000K10CX10taaeGL箱式电桥是把电阻箱、检流计、电池、开关及电路都装在箱内，以便于携带。下面介绍箱式电桥各部件的作用及特点：(1)刻度盘示值C=R2/R1，分为0.001，0.01，0.1，1，10，100，1000共七档。(2)测量臂R：由四个十进位电阻盘组成×1000，X100，X10，X1。(3)端钮X1和X2接被测电阻。（4)电流计G用作平衡指示器。电桥箱使用内部检流计时，需按下按钮G。(5)电源B。电桥箱使用内带电池时，需按下按钮B。五、实验指导1.自组直流电桥实验（1）主窗口介绍成功进入实验场景窗体，实验场景的主窗体如下图组所示：
箱式电桥是把电阻箱、检流计、电池、开关及电路都装在箱内，以便于携带。 下面介绍箱式电桥各部件的作用及特点： (1)刻度盘示值 C=R2/R1，分为 0.001，0.01，0.1，1，10，100，1000 共七档。 (2)测量臂 R:由四个十进位电阻盘组成×1000，×100，×10，×1。 (3)端钮 X1 和 X2 接被测电阻。 (4)电流计 G 用作平衡指示器。电桥箱使用内部检流计时，需按下按钮 G。 (5)电源 B。电桥箱使用内带电池时，需按下按钮 B。 五、 实验指导 1. 自组直流电桥实验 (1) 主窗口介绍 成功进入实验场景窗体，实验场景的主窗体如下图组所示：
白视电新工品X安纳已胜谢行：00:00:24经动数绘禁来维件怕线期品C怕线共知#BLE注电机本实轮的实验日的型用真速电格承型未如电用提康看更多格美信会A浪电桥让价e直流电桥（散装版）在实验场景主窗体的右上角有“工具箱”和“帮助”两个菜单项。工具箱提供实验中可能用到的工具：点击帮助菜单项，弹出帮助文档。在场景的下方，从左到右，依次是“实验仪器栏”、“实验提示栏“和”实验内容栏“。实验仪器栏里放置着实验用到的仪器，点击拖动，可以把相应的仪器拖到实验场景中去，供实验使用。实验提示栏，即时提示实验信息或相关的操作信息。实验内容栏，是相关实验名称的列表，点击实验名称可以重新开始实验和进行实验的切换。实验大场景主要由一张桌子组成，本实验中，实验仪器都放在桌子上面。在实验场景中，可以在一定范围内拖动指定仪器。把鼠标放在仪器上面，按下Delete键，可以删除指定仪器到仪器栏。双击场景中的仪器可以进入仪器的调节窗体。注（实验刚开始时，实验仪器就被初始化到实验桌上。直流电桥（散装版）的实验仪器较多，所以它实验仪器不允许拖动和删除。）(2）连线当鼠标移动到实验仪器接线柱的上方，拖动鼠标，便会产生“导线”，当鼠
直流电桥（散装版） 在实验场景主窗体的右上角有“工具箱”和“帮助”两个菜单项。工具箱提 供实验中可能用到的工具；点击帮助菜单项，弹出帮助文档。 在场景的下方，从左到右，依次是“实验仪器栏”、“实验提示栏“和”实 验内容栏“。实验仪器栏里放置着实验用到的仪器，点击拖动，可以把相应的仪 器拖到实验场景中去，供实验使用。实验提示栏，即时提示实验信息或相关的操 作信息。实验内容栏，是相关实验名称的列表，点击实验名称可以重新开始实验 和进行实验的切换。 实验大场景主要由一张桌子组成，本实验中，实验仪器都放在桌子上面。在 实验场景中，可以在一定范围内拖动指定仪器。把鼠标放在仪器上面，按下 Delete 键，可以删除指定仪器到仪器栏。双击场景中的仪器可以进入仪器的调 节窗体。 注（实验刚开始时，实验仪器就被初始化到实验桌上。直流电桥（散装版） 的实验仪器较多，所以它实验仪器不允许拖动和删除。） (2) 连线 当鼠标移动到实验仪器接线柱的上方，拖动鼠标，便会产生“导线”，当鼠
标移动到另一个接线柱的时候，松开鼠标，两个接线柱之间便产生一条导线，连线成功；如果松开鼠标的时候，鼠标不是在某个接线柱上，画出的导线将会被自动销毁，此次连线失败。根据实验电路图正确连线，连线操作完成，如下图所示：电池电销工箱配X实验已轻进行00:02:06免效#结束源作B音E82BE订信电话车实检胎实卷日能能用惠速电带黑东辆电胎时童丽更多雅美息2o(3）检流计调零线路连接完毕后，断开电源开关，打开检流计调节界面，按下检流计的电计按钮，旋转检流计的档位旋钮至直接当（白点所在位置），旋转调零旋钮，并观察检流计的指针，当检流计的指针指向零点，调零成功。如下图所示：
标移动到另一个接线柱的时候，松开鼠标，两个接线柱之间便产生一条导线，连 线成功；如果松开鼠标的时候，鼠标不是在某个接线柱上，画出的导线将会被自 动销毁，此次连线失败。根据实验电路图正确连线，连线操作完成，如下图所示： (3) 检流计调零 线路连接完毕后，断开电源开关，打开检流计调节界面，按下检流计的电计 按钮，旋转检流计的档位旋钮至直接当（白点所在位置），旋转调零旋钮，并观 察检流计的指针，当检流计的指针指向零点，调零成功。如下图所示：