利用单臂电桥法测量电阻的实验方法

1.实验目的

（1）理解并掌握单臂电桥测电阻的原理。

（2）学习用箱式单臂电桥测中值电阻。

2.实验器材

（1）可调直流稳压电源（0～30 V）。

（2）万用表。

（3）直流数字毫安表。

（4）直流数字电压表。

（5）二极管。

（6）稳压管。

（7）白炽灯。

（8）线性电阻器（1 kΩ/1 W）。

3.实验原理

我们知道的用伏-安法测电阻、用万用表（欧姆表）测电阻都只是一种粗略测量电阻阻值的方法，其相对误差一般都在百分之几以上。原因是在上述这些测量中电表本身的非理想化，给测量带来附加的误差。为了减小这种由于电表非理想化所带来的测量误差，我们学习一种用惠斯登电桥测量电阻的方法。在这个电路中，只要想办法使电流表（检流计）两端电势相等，则通过电表的电流就可以为零了。这种情况就称为“电桥平衡”。根据电桥平衡所需满足的关系，我们就可精确地测量电阻了。

其测量原理如下：

图2-13-1是惠斯登电桥的原理图，图中由可调标准电阻R1、R2、R0和被测电阻Rx组成一个四边形ABCD，每一边称为电桥的一个臂。通常称R1、R2为比例臂电阻，它们成为一个比例系数C；R0称为调节电阻，用来调节电桥平衡。一般在对角线两端接上检流计G，在另一对角线两端接电源E。

图2-13-1　惠斯登电桥原理图

电桥接通后，一般在桥路上有电流通过，则检流计 G 的指针会发生偏转。如果能适当调节R1、R2和R0，使桥的B、D两端电势相等，则检

流计上无电流通过，指针应指在零位，这时电桥达到平衡。电桥平衡时，有g0I=，则有：(www.xing528.com)

各桥臂电阻上的电压降之间有关系式：

将此两式相除，则有：

其中，C称为比例臂的倍率，实验中C应取合适的倍率（一是取10的整数次幂，二是要保证测量结果至少有四位有效数字）。由于在式中R1、R2和R0是已知电阻，所以只要提高R1、R2和R0的准确度，就可以提高待测电阻Rx的测量准确度。

4.实验步骤

（1）实验前认真读QJ23a型直流电桥的使用说明书。

（2）将电源转换开关扳向“B内”，指零仪转换开关扳向“G内”，对指零仪进行机械调零，使指针与表面“0”线重合。

（3）将一只待测电阻接在箱式电桥的xR位置上，调整量程倍率变换器的位置和测量盘的旋钮，使仪器上的读数与待测电阻的阻值相近。（思考测量不同的电阻值时应该选取何种量程倍率值）；

（4）先后按下“B”和“G”按钮，观察检流计（指零仪）指针的偏转情况。若指针向“+”方向偏转，表示待测电阻大于估计值，应将测量盘数值调大，反之则调小。逐步将测量盘由大到小、由粗到细调节，直到使指针不发生偏转为止。

（5）当指针指到零位后，电桥即平衡，这时待测电阻的阻值=测量盘数值之和×倍率，记下这一数值。

（6）用同样方法再测另一个待测电阻。

5．电桥灵敏度

电桥平衡后，将某一桥臂电阻（如R0）改变一微小量ΔR0引起灵敏度电流计偏转Δn格，这时电桥灵敏度S定义为式：

显然，电桥灵敏度S越大，则电阻相对变化相同时偏转的格数越大，对电桥平衡的判断越容易，这也意味着测量的结果越准确，因此提高电桥的灵敏度是提高电桥测量准确度的一个重要方面。

测量应注意的是：Δn是在平衡后，R0改变ΔR0时，检流计偏转的最大格数。

6.注意事项

电桥使用完毕，必须将两转换开关分别扳至“B外”“G外”使电源全部切断，并将“B”和“G”按钮复位。电桥若长期不用，则应将所有干电池取出。