惠斯通电桥

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实验5.6 用惠斯通电桥测量电阻

1. 实验目的

(1) 了解惠斯通电桥的结构,掌握惠斯通电桥的工作原理; (2) 掌握用滑线式惠斯通电桥测量电阻; (3) 掌握使用箱式直流单臂电桥测量电阻。

2. 实验仪器

滑线式惠斯通电桥,QJ24型箱式直流单臂电桥,直流稳压电源,滑线变阻器(0~100Ω或0~200Ω),ZX21型旋转式电阻箱,待测电阻三个,检流计。

3. 实验原理

电阻是电路的基本元件之一,电阻的测量是基本的电学测量。用伏安法测量电阻,虽然原理简单,但有系统误差。在需要精确测量阻值时,必须用惠斯通电桥,惠斯通电桥适宜于测量中值电阻(1~106Ω)。

惠斯通电桥的原理如图5.6-l所示。标准电阻R0、R1、R2和待测电阻RX连成四边形,每一条边称为电桥的一个臂。在对角A和C之间接电源E,在对角B和D之间接检流计G。因此电桥由4个臂、电源和检流计三部分组成。当开关KE和KG接通后,各条支路中均有电流通过,检流计支路起了沟通ABC和ADC两条支路的作用,好象一座“桥”一样,故称为“电桥”。适当调节R0、R1和R2的大小,可以使桥上没有电流通过,即通过检流计的电流IG = 0,这时,B、D两点的电势相等。电桥的这种状态称为平衡状态。这时A、B之间的电势差等于A、D之间的

电势差,B、C之间的电势差等于D、C之间的电势差。设ABC支路和ADC支路中的电流分别为I1和I2,由欧姆定律得 I1 RX = I2 R1 I1 R0 = I2 R2

两式相除,得

图5.6-l 惠斯通电桥原理图

RXR

1 (1) R0R2

(1)式称为电桥的平衡条件。由(1)式得 RX

R1

R0 (2) R2

即待测电阻RX等于R1 / R2与R0的乘积。通常将R1 / R2称为比率臂,将R0称为比较臂。

4. 仪器简介

教学用惠斯通电桥一般有两种型式:滑线式和箱式。

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