1、實驗十 直流電橋測電阻電橋是一種用電位比擬法進行測量的儀器，被廣泛用來精確測量許多電學量和非電學量，在自動控制測量中也是常用的儀器之一。按照用途電橋可分為平衡電橋和不平衡電橋；按照使用的電源又可分為直流電橋和交流電橋。直流電橋是用來測量電阻或與電阻有關的物理量的儀器，待測電阻在11000K時，可用單臂惠斯登電橋；假設測量1以下的低電阻時，那么必須使用雙臂凱爾文電橋。交流電橋萬能電橋主要用來測量電容、電感等物理量。實驗目的1、 掌握用電橋測量電阻的原理和方法。2、 學會使用單臂及箱式惠斯登電橋測量電阻。實驗原理1、 單臂電橋原理惠斯登電橋單臂電橋是最常用的直流電橋，其電路原理圖如圖101所示。I

2、1B圖101 單電橋原理簡圖ADK11K21EI2RsRxR1R2Ig1.5KGC圖中、和是阻值的標準電阻，它們和被測電阻連成一個四邊形，每一條邊稱作電橋的一個臂。對角A和C之間接電源E；對角B和D之間接有電流計G和電鍵K，電鍵上有1.5保護電阻，它像橋一樣。假設調節使橋兩端的B點和D點電位相等，電流計中電流為零，電橋到達平衡，這時可得 101 102兩式相除可得 103只要電流計足夠靈敏，等式103就能成立，被測電阻可以從、和三個的標準電阻求得。這一過程相當于把和標準電阻相比擬，因而測量的準確度較高。圖102 QJ23型直流電橋線路圖 本實驗中采用QJ23型便攜式單臂電橋，它的實際電路圖見圖

3、102，面板結構如圖103所示。電橋各部件的作用及特點說明如下：1比率臂K相當于圖101中的和，由8個精密電阻組成，其總阻值為1K，度盤示值K=，即比率，分為從0.001 到1000共七檔。圖102中各電阻均以為單位。2測量臂由四個十進位電阻盤組成，最大阻值為9999，調節K和使電橋平衡時，被測電阻值為 1043端鈕X1和X2接被測電阻，B+和B-、G+和G-分別為外接電源、外接檢流計用的接線端鈕。4檢流計G，其靈敏度約3×10-6A/div，內阻近百歐姆，用以指示電橋平衡與否。檢流計上有調零旋紐，測量前應預先調好檢流計零位。實驗中，我們把引起儀表示值可覺察變化的被測量的最小變化值叫

4、靈敏閥或叫分辨率，這里取0.2分格所對應的電流值作為檢流計的靈敏閥。5電源及檢流計開關，B是電源按鈕開關，實驗中不要將此開關按下鎖住，以防止電流熱效應引起的阻值變化，而影響儀器測量精度，并且還可以防止電池很快耗盡。檢流計按鈕開關G 一般只能躍按，以防止非瞬時過載而引起的損壞。另有一種QJ24型電橋，它多了一個G1開關，它的作用是測量中先按下G1粗調，這時有分流電阻與檢流計并聯，粗調平衡后再按開關G細調平衡。增設開關G1是因為QJ24型的準確度等級更高、檢流計更靈敏的緣故。用電橋測電阻前，通常應先知道或用萬用表粗測被測電阻的大約值，然后預設比率盤和測量盤于相應的大約值，再細調K和之值求出測量值。

5、圖103 QJ23型直流電阻電橋面板圖2、單臂電橋測電阻的誤差平衡電橋法測電阻的誤差，主要來自兩方面：（1） 電橋靈敏度帶來的誤差電橋是否已經平衡，依賴于判斷檢流計是否指零。因而檢流計的靈敏度大小直接影響了判斷性。換言之，判斷檢流計是否指零所產生的誤差決定了電橋的靈敏度。電橋平衡時，改變單位電阻檢流計的偏轉格數稱作電橋靈敏度。 (105)越大，表示電橋越靈敏，判斷就越準確。適當提高工作電源電壓和選用低電阻的檢流計將有利于提高電橋的靈敏度。通常假定儀表標尺的分度為難以分辨的界限，于是由電橋靈敏度帶來的誤差為 。（2） 橋臂電阻帶來的誤差由于，可導出求算的相對誤差為 106假設保持和比值為1，把與

6、二個橋臂位置交換，再調節使電橋平衡。分別測出交換前、后電橋平衡時比擬臂的示值及,可得到 107這樣就消除了由、本身的誤差而帶來的系統誤差。由式107求出的相對誤差為 108 109 1010 它只與電阻箱RS的儀器誤差有關。對0.1級的電阻箱，m為所使用的電阻箱的轉盤數。 結論：（1） 總誤差等于檢流計不靈敏誤差與橋臂誤差之和。即 1011（2） 測量中將某些條件相互交換，使產生的系統誤差方向相反，從而抵消測量中的局部系統誤差，稱作交換法，它是處理系統誤差的根本方法之一。實驗儀器電阻箱、AC5型直流檢流計、穩壓電源、待測電阻、滑線變阻器、QJ23型直流電阻電橋實驗內容1、 自搭電橋測電阻用電阻

7、箱自搭電橋，按圖101原理圖接線。在開關K上并聯一高值電阻R1.5K,以保護檢流計。在測試前要考慮以下問題：(1) 接好線路，擬好實驗步驟，經教師檢查前方可通電作實驗。須特別注意實驗中勿超過電阻箱的額定電流。(2) 調節電橋，使它工作在最靈敏狀態。取=1,測量待測電阻，并以交換法消除裝置不對稱引起的系統誤差。2、 箱式電橋測電阻應用QJ23型直流電阻電橋測量待測電阻值，其原理圖如圖102所示。數據處理1、自搭電橋，用交換法測出待測電阻值。 序號標稱值(電阻箱的轉盤數)123最正確估計值估算：不確定度計算：求出：結果表示為：。2、箱式電橋QJ23測Rx的電阻值。序號標稱值比率K實際測值儀器級別A123不確定度計算： (為該比率下電橋的量程)結果表示為：。思考題1、 電橋測電阻的原理是什么？電橋平衡的條件是什么？在具體操作中是如何實現的？2、 箱式電橋中比率臂