用惠斯通电桥测电阻-中国海洋大学实验报告

用惠斯通电桥测电阻的一些内容

中国海洋大学实验报告

学生姓名：XXX 专业：XXX 授课教师：XXX 成绩： 日期：2011/9/29 星期五 5、7 节 2 组 号 实验题目：用惠斯通电桥测电阻

实验目的：1.掌握会死通电桥的原理和特点； 2.学习调节电桥平衡的操作方法。

实验仪器：电阻箱、检流计、电源、开关、箱式惠斯通电桥等。

实验原理：

一、惠斯通电桥的线路原理

原理如图所示：

其中R1、R2、和R0均可调节，BD间接入检流计V。调节比例臂R1、R2和比较臂R0.的指针指向零，此时电桥达到平衡，有如下关系：

二．电桥的灵敏度

检流计的灵敏度是有限的，若因检流计的灵敏度有限造成的指针偏转很微小时，依然认为处于平衡状态。假设R1/R2=1,Rx=R0n+R0,R0n即为误差，灵敏度定义如下：

S=n/(Rxn/Rx)， 式中Rxn是电桥平衡后Rx的微小改变量，n是电桥偏离平衡时检流计的偏转格数，S越大，电桥越灵敏。在实际测量中用R0代替Rx的改变，可以证明： S=n/(R0n/R0)= n/(R1n/R1)= n/(R2n/R2)= n/(Rxn/Rx) 进一步可表示为：

S= n/(R0n/R0)=n/Ign(Ign/(R0n/R0))=S1×S2，其中S1= n/Ign是检流计本身的灵敏度，S2= Ign/(R0n/R0)是电桥线路的灵敏度。S2和电源电压、检流计本身灵敏度、桥臂的搭配及桥路电阻大小有关。 三、箱式惠斯通电桥

试验用QJ23型电桥，Rx设有接入待测电阻的接线柱，检流计左侧三个接线柱是连接端，用短路铜片把“外接”接线柱短路时，可用内检流计，短路“内接”接线柱时，可接入外接检流计，仪器上方有“+”、“-”标记的接线柱用来接电源。

实验内容及步骤：

1. 如图连接成电桥，图中Rh是保护电阻。操作时，电桥极不平衡，为了防止够大的电流

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通过检流计，应使Rh尽量大，随着电桥接近平衡，Rh逐渐减小至零。

为保护检流计，应先闭合开关Kb后合Kg，断开时先断Kg后断Kb，以防止有电感的器件因突然通断，电感的反电动势对检流计造成冲击。

电桥接近平衡时，应反复开合开关Kg以更好地判断检流计电流是否为零，细心观察指针是否摆动。

测几千、几百、几十欧姆的电阻各一个，分别取R1/R2=1和0.1进行测量和比较，R1和R2数值可取几十或几百欧姆。

2. 测量上三个电阻的阻值和相应的电桥灵敏度，并算出误差。注意如下：

（1） 使用内部电流和检流计，用短路片将“外接”两接线柱短路，旋动检流计调节

盖使指针指零，仪器用完后短路“内接”两接线柱保护检流计。

（2） 测电阻前应先估计，根据大小选择比例臂，以使比较臂能有四位读数，并注意防止比例臂和比较臂选择不当而损伤仪器。

（3） 箱式电桥的电键B和G，功能相当于Kb和Kg，使用时应先按通B再按G，先断G再断B。

（4） 测灵敏度时，以改变R0来代替Rx的改变，可以证明，改变任意臂所得都是一

样的，有

S=n/(R0n/R0) 测量中n一般取5格左右。

3. 用箱式电桥测一个表头的内阻，注意考虑表头的安全。

实验数据与处理

估计值为2kΩ的电阻，在R1：R2=1:1的条件下测量R0十次，估计值为10kΩ和200Ω的电阻使R1：R2=1:10、R1：R2=10:1、以及R1：R2=1:100、R1：R2=100:1四种情况下各测一次R0，得出相应的Rx值如下表：

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实验结果与分析讨论

1. 实验及数据处理的结果与分析

(1) 本次实验测量了估计值2kΩ和10kΩ及200Ω的三个电阻，测量的侧重点在于2kΩ

电阻，其R1：R2=1:1，根据R0得出Rx的具体值，由表格可以看出，随着R1和R2由小到大的变化过程，Rx的值也有较明显的变化。Rx的值由小变大，逐渐趋向于一个确定的值，这个值大约为1999Ω，根据电桥自身结构分析易知线路中的电流及电源内阻等因素都会影响电桥灵敏度，对实验的测量结果产生影响。

(2) 10kΩ和200Ω的两个电阻在四种情况下会出现不同的结果，如10kΩ的电阻，在

R1：R2=1:10及1:100时，由于电阻大使得调节R0无法使检流计平衡，受变阻箱自身有效范围的局限，因而无法测量R0。而R1：R2=100：1，也会因为精确度使实际测量值和真实值有很大差距，尤其是200 Ω的电阻，误差较大。

2. 讨论思考分析

（1） 在测量中，电桥本身会带来误差，如电压不太稳定、检流计事先没有调好

零点、检流计灵敏度不高以及线路电流较大等诸多因素，都有可能造成测

量值与实际值有很大偏差。

（2） 当R1：R2=1:1时，调节电桥平衡，得出Rx的一个值R01，将R1和R2

位置交换后电桥不再平衡，说明线路中由于检流计的误差，有电流通过检流计，交换后测得Rx的值是R02，则

两式联立得Rx的测量值应为：

（3）电桥灵敏度是：电桥平衡后，Rx改变一个微小量Rnx，n为电桥偏离平衡而引起

检流计的偏转格数，则n和Rnx/Rx的比值即为电桥灵敏度。如果测量电阻要求误差小于0.05%，则电桥灵敏度应不低于200

。