实验九实验九 惠斯登电桥惠斯登电桥一、一、 实验目的实验目的（一） 了解惠斯登电桥的工作原理与使用方法；（二） 用滑线式电桥与惠斯登电桥测未知电阻的阻值。二、二、 实验器材实验器材滑线式惠斯登电桥、箱式惠斯登电桥、检流计、转触式电阻箱、 带测电阻 RX1与 RX2 、万用表、稳压电源、滑线式变阻器、开关、导线。三、三、 实验原理实验原理图 9-1原理图如图 9-1 所示，其中 R、Ra、Rb为三个已知电阻，Rx为待测电阻。当电键 K1、K2都闭合，电路全部接通时，若检流计 G 中指针不偏转，此时电桥达到平衡，称为平衡电桥。当电桥平衡时，表示检流计中无电流通过，Ig等于 0，B 点电位点与 C 点电位点相等。电位差 UAB=UAC UBD=UCD则由电路欧姆定律可知：I1RX=I2Ra I1R=I2Rb 两者相除得 RX=R (1)公式（1）只有在电桥平衡，即 Ig=0 的情况下才能成立。滑线和箱式电桥的工作原理比较：称为“比例臂”（或称“倍率”），R 称为“比较电阻”，由此可知，RX的大小由两项因素决定。（1） 固定电阻 R 的数值，调节比例臂的大小，RX也将随比例臂的增大而增大。测量时当 RX与 R均为一定，改变比例臂的大小，以满足公式（1）的同样要求，这就是滑线电桥的工作原理。（2） 固定比例臂的数值，改变 R 的大小，RX也将随 R 的增大而增大。测量时当 RX与比例臂均为一定，改变电阻 R，以满足公式（1）的同样要求，这就是箱式电桥的工作原理。虽然比例臂的数值可以任意选取，但实用中常采用十进制的 变化，即 104 4到 104 4倍。四、仪器描述（1） 滑线惠斯登电桥滑线电桥惠斯登电桥如图 9-2 所示，EF 是一根粗细均匀的电阻丝，下面装有一只米尺，图中阴影区为联接线路的厚铜片，其电阻可以忽略不计。R 为电阻箱，作为比较电阻。R为滑线变阻器，用来保护检流计。C 为一滑动接触点，相当于图 9-1 中的开关 K2,按下 C 时则检流计线路接通，并用C 寻找平衡位置。由于 EF 是粗细均匀的电阻丝，其分段长度 La和 Lb与电阻 Ra及 Rb成正比，即 Ra/Rb=La/Lb 将其代入（1）式中可得：Rx=R La/Lb (2)La和 Lb 可从米尺上读取，R 为电阻箱的数值，代入上式，即可求出带测电阻 Rx 。但是，由于线路的各部分接头处均有接触电阻存在，故滑线电桥惠斯登电桥不适宜测低于 1以下的电阻。图 9-2图 9-3表 1RX（）范围 箱式电桥 桥臂电阻（）设置R1R2102103102102103104103103104105103102105106103101（2）箱式惠斯登电桥【1】【1】 仪器说明仪器说明使用 QJ36 型电桥测量阻值时，按图 9-3 接线。图中， R1、R2为量程转换开关， R1与 R2之比决定量程变换系数，其大小根据所测电阻确定。【2】【2】 使用方法使用方法测量前，将检流计及 5V 电源接到面板所示接线柱处，被测电阻用导线接到未知电阻（两）接线柱处，专用电阻处用金属短片短接。根据被测电阻 Rx的估计值，参考表 1 正确选择桥臂电阻 R1、R2，按下面板左下方电源按钮，旋转卡住，先选择粗调按钮按下，并且合理调节电桥标度盘的读数，使得检流计指针指零，然后弹起粗调按钮，再按下细调按钮，继续调节电桥标度盘的读数，使得检流计指针指零。 电标度盘总读数 R（R 为六个标度盘读数之和）和量程变换系数之积，即（R1/R2）R。四、四、 实验步骤实验步骤（1） 用万用表分别测出未知电阻 Rx1、Rx2及其串连后的电阻近似值，记入表 2 中。注意使用万用表测电阻时，每次转换欧姆倍率开关，都应调零。零点调节方法如下：将万用表转换开关拨到欧姆档适当倍率位置，将两表笔相碰（短接），若此时表头指针未指欧姆档的零刻度，则调节面板上“”调零旋钮，使之达到零刻度。（2） 按图 9-2 接好电路，将 R调至最大值，C 点位于电阻丝的中点，并令 R 等于 Rx1的整数值，按接通开关 K1 。（3） 移动 C 点位置，使检流计指针偏转角度减小并达到零。（4） 使 R降为零，再稍稍移动 C 点的位置，使指针无偏转，记下 La与 Lb的数值于数据表 2 中，并由（2）式计算出 Rx 左。（5） 将 R 与 Rx互换位置，用同样的方法求出 Rx1右，（注意，计算时 La与 Lb也要互换），求出Rx1左与 Rx1右的平均植，即为 Rx1的测量值。（6） 用上述同样的方法测出 Rx2。（7） 将 Rx1与 Rx2串联，用同样方法测出串联值。（8） 用箱式惠斯登电桥测出 Rx1、Rx2及其串联值，记入数据表 2 中。六、数据处理六、数据处理表 2万用表测量值（）Rx1：Rx2：Rx1+Rx2：La：Lb：Rx1左：La：Lb：Rx2左：La：Lb：Rx1+Rx2左：La：Lb：Rx1右：La：Lb：Rx2右：La：Lb：Rx1+Rx2右：滑线式电桥测量值（）：+：箱式电桥测量值（）Rx1：Rx2：Rx1+Rx2：六、六、 思考题思考题1、利用惠斯登电桥除了测电阻值，还可以测什么？2、 同一个电阻，测出的阻值为何不一样？为什么？