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实验名称:用单臂电桥测电阻实验13用单臂电桥测电阻（略写）【实验目的】（1）掌握用单臂电桥测量电阻的原理和方法。（2）学习用交换法减小和消除系统误差。（3）初步研究电桥的灵敏度。【实验原理】单臂电桥，也叫惠斯登电桥，适用于精确测量中值电阻（10~的测量装置。电桥法测电阻，其实质是把被测电阻与
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电阻相比较，已确定其值。由于电阻的制造可以达到很高的精度，所以用电桥法测电阻也可以达到很高的精度。电桥分为直流电桥和交流电桥两大类。直流电桥又分为单臂电桥和双臂电桥。惠斯登电桥是直流电桥中的单臂电桥；双臂电桥又称为开尔文电桥，适用于测量低电阻（~10Ω）。整理为word格式整理为word格式整理为word格式单臂电桥的线路原理单臂电桥的基本线路如图所示。它是由四个电阻R1,R2,Rs,Rx连成一个四边形ACBD，在对角线AB上接上电源E，在对角线CD上接上检流计P组成。接入检流计（平衡指示）的对角线称为“桥”，四个电阻称为“桥臂”。在一般情况下，桥路上检流计中有电流通过，因而检流计的指针偏转。若适当调节某一电阻值，例如改变Rs的大小可使C,D两点的电位相等，此时流过检流计P的电流Ip=0，称为电桥平衡。则有（1）（2）（3）由欧姆定律知=2（4）=s（5）由以上两式可得（6）此式即为电桥的平衡条件。若R1,R2,Rs已知，Rx即可由上式求出。通常取R1，R2为标准电阻，称为比率臂，将称为桥臂比；Rs为可调电阻，成为比较臂。改变Rs使电桥达到平衡，即检流计P中无电流流过，便可测出被测电阻Rx的值。用交换法减小和消除系统误差分析电桥线路和测量公式可知，用单臂电桥测量Rx的误差，除其他因素外，还与标准电阻R1,R2的误差有关。可以用交换法来消除这一系统误差，方法是：先连接好电桥线路，调节Rs使P中无电流，可求出Rs，然后将R1与R2交换位置，再调节Rs使P中无电流，记下此时的Rs＇，可得，相乘可得Rx=，这样就消除了由R1,R2本身的误差引起的对Rx引入的测量误差。Rx的测量误差只与电阻箱Rs的仪器误差有关，而Rs可选用高精度的标准电阻箱，这样系统误差就可减小。电桥的灵敏度检流计的灵敏度总是有限的，如实验中所用的检流计，指针偏转一格所对应的电流大约为A。当通过它的电流比A还要小时，指针偏转小于0.1格，就很难察觉出来。假设电桥在R1/R2=1时调到了平衡，则有Rx=Rs。这时，若把Rs改变ΔRs，电桥就失去了平衡，检流计中有电流Ip流过。但是如果Ip小到使检流计觉察不出来，还会认为电桥还是平衡的，因而得出Rx=Rs+ΔRs。这样就会因为检流计的反应不够灵敏而带来一个测量误差ΔRx=ΔRs。为表示此误差对测量结果影响的严重程度，引入电桥灵敏度的概念，定义为S=（7）之中，是在电桥平衡后Rx的微小改变量（实际上是改变Rs，可以证明，改变任意臂所得出的电桥灵敏度是一样的）是由于电桥偏离平衡而引起的检流计的偏转格数。S越大，说明电桥越灵敏，带来的误差也越小，举例来说，检流计有五分之一格的偏转时既可以觉察出来，如果S=100格，则只要Rs改变0.2%，就可以觉察到了，在这种情况下由于电桥灵敏度的限制所带来的误差肯定小于整理为word格式整理为word格式整理为word格式0.2%。S的定义式可变换为S==（8）之中，为检流计的电流灵敏度，为电桥线路的灵敏度。即电桥的灵敏度不仅与检流计的灵敏度有关，而且还与线路
参数
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的取值有关。一般在用电桥测电阻时，应保证较高的电桥灵敏度。在检流计、电源一定的情况下，桥臂比及桥臂电阻的取值，都会影响电桥的灵敏度。同时，要合理确定桥臂比R1/R2之值，是测量结果的有效数字位数足够多，一般应比由误差决定的位数多一位。但在测量时，还应保证在改变Rs的最小可调档（）两次，或改变量为仪器误差时，应能觉察出检流计指针的偏转（不小于0.2格）。否则位数再多也不是实际的。【实验仪器】DHQJ-3型教学用非平衡电桥待测电阻,ZX21型多盘十进电阻器（4个）、ZX250精密电阻箱（0~9999.9）、AC5-2型灵敏直流检流计（-10~10）LuyangYB1718DCPowerSupply【实验内容】自搭电桥线路。注意连线操作时应遵从电学实验
操作规程
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，连线按回路依次连接，并使电路布局合理。图中，“桥”路开关Sg上并联了一个高电阻Rm，其作用是保护检流计，方便平衡状态的调节。测量时先打开Sg，由于Rm较大，所以流经检流计的电流不会很大。调节Rs使电桥接近于平衡状态时，再合上Sg使Rm短路，此时桥路的灵敏度增高，再仔细调节Rs，使电桥平衡，即检流计P的指针指零。滑线变阻器Rh的作用与Rm类似，测量时现将滑动头置于最左端，由于Rh较大，所以干路中电流也随之受到一定限制。调节Rs使电桥接近于平衡状态，再将滑动头移向右端，增大干路电流以提高桥路的灵敏度，然后再仔细调节Rs，使电桥平衡。取用交换法进行系统误差研究。将Rs和Rx交换位置重测，求出不确定度。用不同的桥臂比测量Rx，并分析结果的有效数字和桥臂比选取的关系。【实验
步骤
新产品开发流程的步骤课题研究的五个步骤成本核算步骤微型课题研究步骤数控铣床操作步骤
】（1）按照电路图连接好电路图，注意连接过程中应注意电学实验操作规矩，原件依次连接。（2）调节R_1、R_2到一确定值，再调节R_s的值，使检流计的示数为0，记录下R_x的值。(3)变换R_1、R_2的比值，重新调节R_s的值。(4)用交换法进行测量，交换R_s与R_x的位置，按步骤2进行重新测量。(5)记录实验数据。整理为word格式整理为word格式整理为word格式【实验数据】1320.0320.0212.7210.02120.0120.0212.83220.0220.0212.74250.0250.0212.75520.0520.0212.8计算得：平均值=待测电阻的最佳值：Rx==的Sd==0.07（其中t=2.78）所以不确定度=0.07Ω,=因为为积商关系，先计算比较方便====0.003%所以不确定度为：==0.003%=0.06所以=(0.13)绝对误差=-210.00=2.74百分误差Eo=100%=1.3%【实验结果分析】实验时电流表有时会出现不稳定的情况，实验器材之间连接不牢固实验时忘记做电桥灵敏度的测量。下次实验会将实验内容记清楚。实验时要注意保护电路，加保护电阻和滑动变阻器等保护电路，因为电流计很灵敏。【注意事项】整理为word格式整理为word格式整理为word格式（1）为了保护检流计，实验时应注意先合S后合Sg，断开时先断Sg后断S.（2）电源开关即检流计按钮应间歇使用，不能长时间接通。（3）测量时注意读数，精确度以及快速读数整理为word格式整理为word格式整理为word格式
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