惠斯通电桥法测量电阻

单位：专业：学号：姓名：惠斯通电桥法测电阻【说明】本实验是大学生比较容易理解并完成的，原理简单，实验操作简单摘要：根据平衡电桥的原理，利用公式：Ｒ1／Ｒｘ＝Ｒ2／Ｒ0。当桥式电路的BD之间的电压为0【实验目的】（1）掌握用惠斯通电桥测电阻的原理（2）正确应用复射式光点检流计（3）了解惠斯通电桥的应用【实验原理】1.电桥简介如图1，由Ｒ1、Ｒ2、Ｒ0、Ｒx四个电阻连成的一个四边形，组成的电路称为电桥，每一边称为电桥的一个臂，ＢＤ称为“桥”。根据所使用的电源，电桥可以分为直流电桥和交流电桥，而直流电桥又分为单臂电桥和双臂电桥。单笔电桥又称为惠斯通电桥，双臂电桥又称为开尔文电桥。惠斯通电桥可以用于中值电阻（1～106欧姆）的精确测量。开尔文电桥可以用于低值电阻（10-3～1欧姆）的精确测量。交流电阻除了测量电阻外，还可以测量电容、电感等电学量。通过传感器，利用电桥电路还可以测量一些非电学量。由于电桥具有灵敏度和准确度高、结构简单、使用方便等特点，所以电桥法是电磁学实验中的最重要的测量方法之一，在测量技术中有广泛的应用。2.利用直流单臂电桥测电阻的原理用三个可调的标准电阻箱R1、R2、R0和待测电阻ＲＸ组成电桥，桥间连接一个检流计G，如图所示.接通电源和检流计开关KE、KG时，流过R1、R2、R0、Rｘ、Ｇ的电流分别是Ｉ1、Ｉ2、Ｉ0、Ｉｘ、Ｉｇ。适当调解Ｒ1、Ｒ2、Ｒ0的电阻值，使通过检流计的电流Ig为零，此时桥两端的B点和D点电位相等，称电桥达到平衡。当电桥平衡时，由欧姆定律可得Ｉ1Ｒ1＝Ｉ2Ｒ2（1）ＩｘＲｘ＝Ｉ0Ｒ0（2）由于Ｉｇ＝０，所以有Ｉ1＝Ｉｘ，Ｉ2＝Ｉ0。将式（1）与（2）得Ｒ1／Ｒｘ＝Ｒ2／Ｒ0（3）Ｒｘ＝（Ｒ1／Ｒ2）*Ｒ0＝ＫｒＲ0（4）式子中的Ｋｒ＝Ｒ1／Ｒ2，叫做倍率或比例系数。式（3）和（4）称为电桥的平衡条件。电桥调节平衡后，通过三个标准的电阻箱的阻值可以计算出待测电阻的阻值。调节电桥平衡的一般方法是先调节Ｒ1／Ｒ2的比值为某一合适的值，如1：1保持Ｒ1／Ｒ2不变，再调节电阻Ｒ0。【实验仪器】直流稳压电源、电阻箱（ＺＸ21型，0.1级3只）、检流计Ｇ（ＡＣ5／1型或其他型）、电阻（2个）、滑动变阻器、开关（2个）、桥式电路（ＱＪ23型，0.1级）、导线若干。【实验内容】1.敞式电桥（1）熟悉仪器，调整仪器：检流计：调准检流计的零点，选取较大的检流计的量程；直流稳压电源输出电压调为5伏。（2）按图2接好电路。注意将保护检流计的滑动变阻器Rh阻值调到最大（检流计允许通过的电流在10-4A以下）。（3）调节电桥平衡。调节Ｒ1、Ｒ2（几千欧姆左右），选取倍率Ｋｒ，接通ＫE。先取Ｒ0值大时，瞬间接触检流计开关ＫG，观看指针偏转方向；再取Ｒ0小时，在瞬间接触检流计开关KG，观看指针偏转方向，掌握Ｒ0值大或小时指针的偏转规律，按照这个规律调节Ｒ0使检流计（Ｇ）的指针指零，每次调节时，都要瞬间接触Ｋｇ，如果指针跑出格外，要立即断开ＫG。逐渐减小ＲE和检流计的量程，调节电阻箱Ｒ０的值，始终保持检流计指针指零，直至RE较小到零、检流计的量程为合适值时，检流计指针仍指零点。记录此时的R1、R2、R0的值，填入表1中。表1电阻单位：ΩR1Ｒ２Ｒ０ＲｘＲｘ120002000800800Ｒｘ22000200010001000Ｒ串1800Ｒ并444.4（4）将Rx1换上另一个待测电阻Rx2，重复前而的测量过程。（5）测Rx1和Rx2两电阻的串联值。（6）测Rx1和Rx2两电阻的并联值。（7）根据（4）式计算待测电阻月。Rx1、Rx2，以及Rx1,和Rx2的串并联值R串和R并（8）估算各电阻值的不确定度，写出测量结果的完整表达式。（9）关刚电源，整理仪器。2．箱式电桥测电阻【重点和难点】重点是惠斯通电桥测电阻的原理；难点是惠斯通电桥的连接方法和平衡的调节方法。【注意事项】1电桥通电前，注意电源电压的取值，检流计的档位在“非线性档”（或大档位），保护检流计的滑线电阻器Rh阻值要调到最大；2接好线蹄，经教师检查无误后方可通电实验。3标准电阻箱R1、R2.的阻值取几千欧左右，即中值电阻范围，不可太小；R24调节电桥平衡刚，检流计开关Kg瞬间接触。Ｒｈ值和检流计的量程要逐渐减小，直至减到最小时，检流计指针仍指零点，电桥平衡。【实验过程】略。【实验说明】由于本实验缺少实验仪器只能用简单器件代替。【参考文献】[1]工程技术（2010年10期）——赵明屏.伏安法和惠斯通电桥法测电阻的比较[工程技术].河北能源职业技术学院学报，2010年10期.[2]辽宁师专学报(自然科学版)——王宏基.惠斯通电桥法与伏安法测电阻的比较[学术研究].辽宁师专学报（自然科学版），2012年04期.[3]测量与控制技术——张文波；林文魁；柯明昆；黄碧雄；严晓；余雄.一种惠斯通桥磁阻传感器大电流检测系统[测量与控制技术].2014年04期.