惠斯通电桥测电阻实验目的1．了解惠斯通电桥的构造和测量原理2．熟悉调节电桥平衡的操作步骤3．了解提高电桥灵敏度的几种途径实验仪器万用电表、电阻箱、检流计、滑动变阻器、直流电源、待测电阻、电键、导线、箱式电桥实验原理1．惠斯通电桥工作原理GR1(Rx)R2R3R4RGKGI1I2abcdE KE RE图（一）惠斯通电桥原理图图（一）是惠斯通电桥电路四个电阻R1（Rx）、R2、R3、R4，称作电桥的四个桥臂，组成四边形abcd对角bd之间连接检流计G，构成“桥”，用以比较桥两端的电位当b和d两点的电位相等时，检流计G指零，即 IG＝0，电桥达到了平衡状态此时有 （1）即 （2） （3）两式相除，得 （3’）或者 （4）上两式表明：当电桥达到平衡时，电桥相邻臂电阻之比相等，或者说电桥相对臂电阻之乘积相等若R2、R3、R4为已知，则待测电阻R1（Rx）可由下式求出 （5）通常称R1为测量臂，R2、R3为比例臂，R4为比较臂所以电桥由四臂（测量臂、比较臂和比例臂）、检流计和电源三部分组成。
与检流计串联的限流电阻RG和电键KG都是为在调节电桥平衡式保护检流计，不使其在长时间内有较大电流通过而设置的2．N值的选取令比值R2 / R3＝N，则 （6）通常取N为10的整数次方，例如取N等于0.01，0.1，1，10，100，1000等这样，可以很方便的计算出Rx由（6）式可知，Rx的有效位数由N和R4的有效位数来决定如果R2、R3的精确度足够高，使比值N具有足够的有效位数，则可视为常数因此Rx的有效位数就由R4来决定但N确定后，R2、R3的数值不是唯一的，从测量精度和电桥灵敏度考虑，一般可取R2、R3同数量级3．电桥灵敏度式（6）是在电桥平衡条件下推导出来的在实验中，测试者是依据检流计G的指针有无偏转来判断电桥是否平衡的然而，检流计的灵敏度是有限的例如，选用电流灵敏度为1格/1微安的检流计作为指零仪当通过检流计的电流小于10－7A时，指针偏转不到0.1格，观察者难于察觉，就认为电桥已经达到平衡，因而带来测量误差对此，引入电桥灵敏度S的概念 （7）式中 ΔR——在电桥平衡后比较臂电阻R4的微小改变量； Δn——相应的检流计偏转格数。
电桥灵敏度S的单位是“格’S越大，在R4基础上改变ΔR能引起的检流计偏转格数就越多，电桥越灵敏，由灵敏度引入的测量误差越小如S=100格，表示当R4改变1％时，检流计有1格的偏转实验和理论都已证明，电桥的灵敏度与下面因素有关：（1）与检流计的电流灵敏度Si成正比但是Si值大，电桥就不易稳定，平衡调节比较困难；Si值小，测量精确度低因此选用适当灵敏度的电流计是很重要的2）与电源的电动势E成正比（3）与电源的内阻rE和串联的限流电阻RE有关增加RE可以将度电桥的灵敏度，这对寻找电桥调平衡的规律较为有利随着平衡逐渐趋近，RE值应适当减到最小值4）与检流计和电源所接的位置有关系当RG＞rE＋RE，又R1＞R3、R2＞R4、或者R1＜R3、R2＜R2，那么检流计接在bd两点比接在ac两点时的电桥灵敏度来的高当RG＜rE＋RE时，满足R1＞R3、R2＜R4或者R1＜R3、R2＞R4的条件，那么与上述接法相反的桥路，灵敏度可能更高些5）与检流计的内阻有关RG越小，电桥的灵敏度Sb越高反之则低4．箱式电桥（QJ23型直流电阻电桥）使用方法：（1）将B、G打到内接（“B”用来接通电源，“G”用来接通检流计）。
然后调零将待测电阻接在Rx两接线柱上2）根据待测电阻的粗略值(标称值或万用表测出的数值),选定合适的比例臂的数值,使电桥平衡时,比较臂的四个旋钮都能用上（测出四位有效数字）若Rx为数百欧，比例臂应选0.1若Rx为数千欧比例臂应选1其它以此类推3）将比例臂旋钮旋到Rx的粗略值上4）进行测量，先按下按钮“B”，再点按按钮“G”(即按一下立即放开)，迅速观察检流计指针偏转方向，指针如偏向“+”一边，则应增加Rs值，如偏向“－”一边，则应减小Rs的值直到点按按钮“G”时，检流计指针不动为止此时比例臂R4的数值乘以倍率（R2/R3）的数值就是被测电阻Rx的数值测量时，有时遇到下列情况：旋钮置于那一位置时，检流计指针都不指零如旋钮置于4时，指针偏向“+”方2格,旋钮置5时，指针偏向“－”方6格，说明测量值最后一位在4和5之间某一值，这时可根据指针“＋”“—”偏转格数大小来取其中一个值如上面所说情况，取4不取55）使用完毕应将“B”和“G”按钮松开先放开“B”，再放开“G”这样操作可防止在测量电感性元时损坏检流计）实验内容1．用组合电桥测电阻（1）按图（一）接线用三个电阻箱和检流计组成电桥测量前可用万用表粗测一下电阻值。
2）根据待测电阻的大致阻值，选择合适的N值比例臂R2和R3不宜取的很小，可取R2＝R3＝500Ω3）先将电源电压取最小值，限流电阻取最大值4）调节电桥平衡：先加一小电压，间断的接通电键KG，试探电桥是否平衡如不平衡，调节比较臂至检流计偏向另一方，则先后两阻值间必有一值恰能值电桥趋于平衡此后，逐渐增大电源电压或减小限流电阻，细调平衡且以多次接通 电键时检流计指针是否稳定不动，为平衡的依据电桥平衡后，读出R4，计算Rx，并估计不确定度2．测量电桥的相对灵敏度参照式（7）拟定测量步骤3．使用箱式惠斯通电桥测电阻参照箱式惠斯通电桥的使用说明书4．参照下列要求进行探索并记录结果（1）RG和RE取最小和最大时的差别（2）R2、R3取5000Ω和50Ω时的情况（3）对调检流计和电源的位置时的情况思考题1．电桥由哪几部分组成？电桥的平衡条件是什么？2．当电桥平衡后，若互换电源与检流计的位置，电桥是否平衡？ 3．怎样消除比例臂两只电阻不准确而造成的系统误差？ 4．是否可以用电桥来测量电流表内阻？测量的精度主要取决于什么？ 5．电桥的灵敏度是否越高越好？。