吉林建筑工程学院城建学院基础物理实验教学中心

【实验目的】

    ．掌握惠斯通电桥测电阻的原理和特点；

    ．学会用惠斯通电桥测电阻；

    ．掌握箱式电桥测电阻的方法。

【实验原理】

图Ⅱ

    惠斯通电桥是常用的直流单臂电桥，原理如图Ⅱ所示。图中 是三个可调的标准电阻箱，它们和待测电阻 连成一个四边形每一边称做电桥的一个臂。对角和之间接检流计BD称为“桥”。接通电源和检流计开关 时 上分别有电流 。适当调解 的电阻值，使通过检流计的电流 为零，此时桥两端的B点和D点电位相等，电桥达到平衡。当电桥平衡时，由欧姆定律可得

（Ⅱ-7-1)

（Ⅱ-7-2)

    由于，所以有、。

将式（Ⅱ-7-1）与（Ⅱ-7-2）相比得

（Ⅱ-7-3）

    即

（Ⅱ-7-4)

    这样，就把待测电阻的阻值用三个标准电阻箱的阻值表示出来。式中叫做倍率或比例系数。式（Ⅱ-7-3）和（Ⅱ-7-4）称为电桥的平衡条件。

【实验仪器】

    直流稳压电源、电阻箱(3个、检流计G、待测电阻（2个）、滑线变阻器、开关（2个）。

【实验内容】

    1.敞式电桥

    （1）调准检流计的零点。

    （2）按图Ⅱ-7-2接好电路。为保护检流计，在检流计支路中联结一个保护电阻。测量前，应将保护电阻调到最大。

图Ⅱ

    （3）接通b将Rn调到最大。适当的调节、，选取倍率，调节，观看检流计指针的偏转。其方法是：先取值大时，瞬间接触检流计开关，观看指针偏转方向；再取小时，再瞬间接触检流计开关，观看指针偏转方向，掌握值大或小时指针偏转规律，按照这个规律调节使检流计（G）的指针指零，每次调节时，都要瞬间接触，如果指针跑出格外，要立即断开。逐渐减小，每次减小，总要配合调电阻箱，始终保持检流计指针指零，直至减小到零时，检流计指针仍指零点。记下此时的。根据（Ⅱ-7-4）式算出待测电阻。

    （4）将换上另一个待测电阻，重复前面的测量过程，算出。

    （5）将两电阻串联接到待测电阻处，按前面的测量方法，当检流计指针为零时，记下，算出它们的等效电阻。

    （6）将两电阻并联接到待测电阻处，重复前面的测量，记下，算出它们的等效电阻。

    （7）估算各电阻值的不确定度，写出测量结果的完整表达式。各电阻箱的不确定度

    如电阻箱：％％式中为电阻箱的读数，为电阻箱所用的旋柄不为零的个数。

    

    同理 ％，％则待测电阻的相对不确定度

    式中为各电阻箱所用量程对应的等级。由表Ⅱ-7-1查出。

表Ⅱ-7-1

量程	0～90	100～900	1000～9000
等级	0.2	0.1	0.1

    （8）将测量结果填入表Ⅱ-7-2中。

表Ⅱ-7-2

电阻单位：

    2．箱式电桥测电阻

    仪器各部分名称介绍：

     图Ⅱ-7-3中，1为检流计、2为外接检流计接线端钮、3为内、外接检流计转换开关、4为测量盘、5为电源按钮（B）、6为检流计按钮（G）、7为被测电阻接线柱、8为内、外电源转换开关、9为外接电源接线柱、10为量程倍率开关、11为检流计零位调整器、12为灵敏度调节旋钮。

    操做方法：

    （1）将一节9V层叠电池和两节1号电池按“+”、“-”极性装入电池盒。

    （2）将项3（内、外接检流计转换开关）和项8（内、外接电源转换开关）都扳向“内接”。如果用外接检流计和电源时，将项3和项8的两个转换开关都扳向“外接”。

    （3）将被测电阻接入项7（被测电阻接线柱）处。

    （4）根据敞式电桥测量的阻值，要求测量盘的四个旋柄全都用上，正确的选取量程倍率旋钮的位置。先按下项5电源按钮（B），然后瞬间按下项6检流计的按钮（G），观察检流计指针偏转情况，调节测量盘的四个按钮，使检流计指针指零，记下量程倍率 和测量盘的阻值。

    （5）将换上另一待测电阻，按上述步骤测量电阻。再将这两电阻串联、并联接到处，分别测出其等效电阻。

    （6）估算不确定度

    =％

    式中为量程倍率所对应的等级。由表Ⅱ-7-3查出。

表Ⅱ-7-3

量程倍率
等级	0.2	0.1	0.1

    （7）将测量数据填入表Ⅱ-7-4中。

表Ⅱ-7-4电阻单位：

	倍率

    （8）写出各电阻测量结果的完整表达式。

【思考题】

    1. 电桥由哪几个部分组成？电桥的平衡条件是什么？

    2. 图Ⅱ-7-1中，当电桥达到平衡后，检流计与电源互换位置，电桥是否仍保持平衡？试证明之。

【演示课件】

【视频讲解】