惠斯通电桥

简介

　　惠斯通电桥是用比较法测定电阻的仪器，它有四个桥臂，一个检流计和一个电源，接入检流计的对角线称为“桥”。当通过检流计的电流为零时，电桥达到了平衡状态，可以求出电阻的阻值。待测电阻就等于比率臂乘以比较臂。

操作

　　1.将被测电阻连接在X1和X2两个端钮间。

　　2.估测被测电阻之近似值，将倍率旋钮和比较臂旋钮旋至适当档位。并调整检流计上的零位调节器，使检流计指针停在零线上。

　　3.按下按钮“B0”和“G1” ，分别调整四个比较臂旋钮，直至检流计指针基本指零，放开“G1” ，随即再按下“G0” ，再次调整四个比较臂旋钮，，直至检流计指针指零为止。

　　4. 操作时应注意，按钮的顺序是先按B后接G，先放G后放放开B。电流计上的旋扭是调节指针零点的，叫做机械调零器。

测量原理

　　图1是惠斯通电桥的原理图。

四个电阻R0、R1、R2、Rx连成四边形，称为电桥的四个臂。四边形的一个对角线连有检流计，称为“桥”；四边形的另一对角线接上电源，称为电桥的“电源对角线”。E为线路中供电电源，学生实验用双路直流稳压电源，电压可在0-30V之间调节。R保护为较大的可变电阻，在电桥不平衡时取电阻作限流作用以保护检流计；当电桥接近平衡时取最小值以提高检流计的灵敏度。限流电阻用于限制电流的大小，主要目的在于保护检流计和改变电桥灵敏度。

　　电源接通时，电桥线路中各支路均有电流通过。当C、D两点之间的电位不相等时，桥路中的电流，检流计的指针发生偏转；当C、D两点之间的电位相等时，桥路中的电流，检流计指针指零（检流计的零点在刻度盘的中间），这时我们称电桥处于平衡状态。因此电桥处于平衡状态时有：

　　于是 即

　　此式说明，电桥平衡时，电桥相对臂电阻的乘积相等。这就是电桥的平衡条件。

　　根据电桥的平衡条件，若已知其中三个臂的电阻，就可以计算出另一个桥臂电阻，因此，电桥测电阻的计算式为：

　　（1）

　　电阻、为电桥的比率臂，为待测臂，为比较臂，作为比较的标准，实验室常用电阻箱。由(1)式可以看出，待测电阻由比率值和标准电阻决定，比值可以作成10n，这是成品电桥常用的方法。检流计在测量过程中起判断桥路有无电流的作用，只要检流计有足够的灵敏度来反映桥路电流的变化则电阻的测量结果与检流计的精度无关，由于标准电阻可以制作得比较精密，所以利用电桥的平衡原理测电阻的准确度可以很高，大大优于伏安法测电阻，这也是电桥应用广泛的重要原因。

实验

　　一、实验任务及操作步骤

　　楷体

　　1、按实验室提供的自组电桥板及有关器件按图2 连接线路，组装惠斯通电桥，并用它来测量未知电阻 。

　　2、测电桥相对灵敏度。电桥调平衡后，将Rs改变一微小量±ΔRs，记下检流计指针向左右分别偏转的格数 。

　　3、用箱式电桥测未知电阻 。

　　二、数据处理

　　自组电桥：待测电阻Rx的相对不确定度

　　本装置

　　三、数据记录表格

　　1、自组电桥

　　2、箱式电桥