开尔文电桥测电阻原理

大学物理设计性实验

指导教师:

实验项目:双臂电桥测金属丝电阻率

专业班级: 姓名: 学号:

成绩 :

电阻率是表征导体材料性质的一个重要物理量。测量导体的电阻率一般为间接测量，即通过测量一段导体的电阻，长度及其横截面积，在进行计算。而电阻的测量方法很多，电桥是其常用方法之一。

双臂电桥简称双电桥，又名开尔文电桥，它是惠斯登电桥的改进和发展，它可以消除（或减小）附加电阻对测量的影响，因此是测量1Ω以下低电阻的主要仪器。常用来测量金属材料的电阻率、电机、变电器绕组的电阻、低阻值线圈电阻、电缆电阻、开关接触电阻以及直流分流器电阻等。 【实验目的】

1.了解双臂点敲侧低电阻的原理和方法。 2.测定导体的电阻率。

3.了解单、双臂电桥的关系和区别。 【实验仪器】

QJ??型单双臂电桥、滑动变阻器、指针式检流计、千分尺、电流表、双刀双掷换向开关、电阻测试架、导线等。 【实验原理】

测量电阻常用多用电表，但其测量误差较大。如果要对电阻进行精密测量，可用各种电桥。通常单臂惠斯登电桥的测

电桥法测电阻的原理

电桥电路是电磁测量中电路连接的一种基本方式。由于它测试灵敏，测量准确，使用方便，所以得到广泛应用。电桥有直流和交流之分，直流电桥主要用于测量电阻。直流单电桥常称惠斯登电桥，用于1～106?范围中值电阻测量；直流双电桥常称开尔文电桥，用于10-3～1?范围低值电阻测量。交流电桥除测电阻外，还可以测量电容、电感等电学量。通过传感器，还可以测定量一些非电学量，如温度、压力等，在非电量电测方法中有广泛应用。 电桥测量原理：

直流单电桥测量电阻的原理如图所示。图中由精密电阻箱表示的标准电阻Ra、Rb、R及待测电阻Rx构成四边形，每一边称电桥的一个臂。对角点A、C与B、D分别接电源E支路和检流计G支路，接有检流计的对角线BD称之为“桥”。当接通电源开关S和检流计开关G时，检流计有电流通过，但当调节四个桥臂到适当值时，检流计无电流通过，此时称“电桥平衡”。于是B、D两点电势相等，即流过Ra和R的电流相同，流过Rb和Rx的电流相同。从而有以下关系式：

I1Ra?I2Rb直流单电桥原理图

I1Rx?I2

两式相除得，

RaRx?RbR 即 Rx?RaRbR

“热电阻温度传感器特性实验”中用电桥法

HARBIN ENGINEERING UNIVERSITY

物理实验报告

实 验 题 目： 自组电桥测电阻 班 级： 学 号： 姓 名： 实 验 台 号： 实 验 时 间：06年 月 日 时 分— 时 分

预习操作 实验报告 教师签章

成 绩 物理实验教学中心

实 验 报 告

（设计性实验）

一、实验题目：自组电桥测电阻

二、设计要求：1、利用“惠斯登电桥”测量待测电阻的阻值； 2、不使用检流计用电桥法测量表头内阻。

三、实验所用的仪器：直流稳压电源、检流计、电阻箱、待测电阻、滑线变阻器、插件方板、导线、开关等。

四、实验原理（原理图、公式推导和文字说明）：

当电桥平衡时，检流计指针指0，R1Rx? R2Rs 惠斯登电桥原理电路

G 交换法电路如右图所示，用交换Rx和Rs的测量法可消除因R1,R2引入的误差。为了消除上述原因造成的误差，可在保持R1/R2比值不变的条件下，将Rs和R

用单臂电桥测电阻指导教师:姜广军付 静

一、实验目的1. 掌握惠斯通电桥的结构及测电阻的原理；

2. 掌握用敞式电桥测电阻的方法；3. 掌握箱式电桥测电阻的方法； 4.了解惠斯通电桥的应用。

二、重点和难点 重点： 1.惠斯通电桥的结构和测电阻的原理； 2.利用惠斯通电桥测量中值电阻的方法。 难点 电桥平衡的调节过程。

三、实验原理1. 电桥简介 直流电桥 分类： 交流电桥 单臂电桥(惠斯通电桥) 双臂电桥(开尔文电桥)

惠斯通电桥 电路图：

三、实验原理 用途：① 测电阻； ② 测量电容、电感等电学量； ③ 通过传感器，测量或监测非电学量信号。 如应用“电阻应变片传感器”监测压力的 大小。

三、实验原理2. 利用单臂电桥测电阻的原理 当 I g 0 时，有:

I1R1 I 2 R2 , I x Rx I 0 R0 I1 I x , I 2 I 0R1 R0 K r R0 得: Rx R2

四、实验仪器 实验用电路图

直流稳压电源 电阻箱(ZX21型，0.1级3只) 检流计G(AZ19型或其它型) 待测电阻(2只) 滑线变阻器 开关(2个) 连接导线若干 箱式电桥(QJ23型，0.1级)

四、

“用惠斯通电桥测电阻”教案

【实验目的】

1．掌握惠斯通电桥测电阻的原理和方法； 2．了解箱式电桥测电阻的方法； 3．了解惠斯通电桥的应用。

【实验原理】

1. 电桥简介

如图1，由R1、R2、R0、Rx四个电阻连成一个四边形，组成的电路称为电桥，每一边称做电桥的一个臂，BD称为“桥”。

根据所使用的电源，电桥可分为直流电桥和交流电桥，而直流电桥又分为单臂电桥和双臂电桥。单臂电桥又称为惠斯通电桥，双臂电桥又称为开尔文电桥。惠斯通电桥可以用于中值

6电阻（1～10?）的精确测量，开尔文电桥可以用于低值电

阻（10～1?）的精确测量。交流电桥除了测量电阻外，还可测量电容、电感等电学量。通过传感器，利用电桥电路还可以测量一些非电学量。

由于电桥具有灵敏度和准确度高、结构简单、使用方便等图1 特点，所以电桥法是电磁学实验中最重要的测量方法之一，在测量技术中有着广泛的应用。

2. 利用直流单臂电桥测电阻的原理

用三个可调的标准电阻箱R1、R2、R0和待测电阻Rx组成电桥，桥间连接一个检流计G，如图1。接通电源和检流计开关Kb、Kg时，流过R1、R2、R0、Rx、G的电流分别是I1、I2、I0、Ix、Ig。适当调解R1、R2、R0的电阻值，使通过检流计的电流

双臂电桥测低电阻

电阻按照阻值大小可分为高电阻 (100KΩ 以上 ) 、中电阻 (1? ～ 100KΩ) 和低电阻 (1Ω? 以下 ) 三种。一般说导线本身的电阻和接点 处引起 的电路中附加电阻约为 0.001Ω 左右，这样 在测低电阻 时就不能把它忽略掉。 对惠斯通 电桥加以改进而成的双臂电桥 ( 又称开尔 文电桥 ) 消除了附加电阻的影响，适用于 10-5~102Ω 电阻的测量。本实验要求在掌握双臂电桥工作原理的基础上，用双臂电桥测金属材料的电阻率。

本实验所使用仪器有双臂电桥（ QJ36 型）、直流 复射式检流计 （ C15/4 或 6 型）、 JWY 型直流稳压电源（ 5A ， 15V ）、电流表（ 5A ）、标准电阻（ 0.001Ω ）、低电阻测试架（待测铜、铝棒各一根）、千分尺、超低电阻（小于 0.001Ω ） ? 连接线、双刀双掷换向开关、导线等。 注意事项

1.电流表使用应放在水平位置，并尽可能远离强电流导线和强磁场，以免产生附加误差。

2.电流表使用前应先利用表盖上的零位调节把指针调到零位。

3.电流表应串联接入线路，同时在接入线路前必须对电路中的电流强度有所估计，以免过载而使仪表损坏。

4.根据电流回路

大连理工大学

大 学 物 理 实 验 报 告

院（系） 材料学院 专业 材料物理 班级 0705 姓 名 童凌炜 学号 200767025 实验台号 实验时间 2008 年 12 月 10 日，第16周，星期 三 第 5-6 节

实验名称 直流平衡电桥测电阻

教师评语

实验目的与要求：

1） 掌握用单臂电桥测电阻的原理， 学会测量方法。 2） 掌握用双臂电桥测电阻的原理， 学会测量方法。

主要仪器设备：

1） 单臂电桥测电阻：QJ24型直流单臂电桥，自制惠更斯通电桥接线板，检流计，阻尼开关、四位

标准电阻箱、滑线变阻器、电路开关、三个带测电阻、电源；

2） 双臂电桥测电阻：QJ44型直流双臂电桥，待测铜线和铁线接线板、电源、米尺和千分尺。

实验原理和内容： 1

直流单臂电桥（惠斯通电桥） 1.1 电桥原理

单臂电桥结构如右图所示， 由四臂一桥组成； 电桥平衡条件是BD两点电位相等， 桥上无电流通过， 此时有关系Rx

R1

Rs M Rs成立， 其中M=R1/R2称R2

为倍率， Rs为四位标准电阻箱（比较臂）， Rx为待测电阻（

实验五 用惠斯登电桥测电阻

实验目的

1．掌握用惠斯登电桥测电阻的原理；

2．学会测量电桥灵敏度的方法，并了解提高电桥灵敏度的途径。

实验仪器

电阻箱三只，自组惠思登电桥实验板，直流电源，检流计。

实验原理

“电桥”是很重要的电磁学基本测量仪器之一。它主要用来测量电阻器的阻值、线圈的电感量和电容器的电容及其损耗。

为了适应不同的测量目的，设计了多种不同功能的电桥。最简单的是单臂电桥，即惠斯登电桥，用来精确测量中等阻值（几十欧姆至几十万欧姆）的电阻。此外还有测量低阻值（几欧以下）的双臂电桥，即开耳文双电桥；测量线圈电感量的电感电桥；测量电容器电容量的电容电桥；还有既能测量电感又能测量电容及其损耗的交流电桥等。尽管各种电桥测量的对象不同、构造各异，但基本原理和思想方法大致相同。因此，学习掌握惠斯登电桥的原理不仅能为正确使用单臂电桥，而且也为分析其他电桥的原理和使用方法奠定了基础。

惠斯登电桥的原理如图5－1所示。图中ab、bc、cd和da四条支路

图5－1惠斯登电桥原理图

分别由电阻R1（Rx）、R2、R3和R4组成，称为电桥的四条桥臂。通常，桥臂ab接待测电阻Rx，其余各臂都是可调节的标准电阻。在bd两对角间连接检流计、开关和限流电阻RG

大物报告

Pb07204001 丁亮

实验课题： 双 臂 电 桥 测 低 电 阻

实验目的：在掌握双臂电桥工作原理的基础上，用双臂电桥测金属材料的电阻率 实验原理：

1、 电阻按照阻值大小可分为高电阻(100K 以上)、中电阻(1 ～100K )和低电阻(1 以下)

三种。一般说导线本身以及和接点处引起的电路中附加电阻约为>0.1 ，这样在测低电阻时就不能把它忽略掉。对惠斯通电桥加以改进而成的双臂电桥(又称开尔文电桥)消除了附加电阻的影响，适用于10-5~102 电阻的测量

2、 因此，为了消除接触电阻对于测量结果的影响，需要将接线方式改成下图方式，将低电

阻Rx以四端接法方式连接

由图 和图 ，当电桥平衡时，通过检流计G的电流IG = 0, C和D两点电位相等，根据基尔霍夫定律，可得方程组（1）

大物报告

I1R I3RX I2R3

I1R1 I3Rn I2R2

I3 I2 R1 I2 R3 R2

解方程组得

(1)

R2R3 RRR1

RX R1 R1R3 R2 R1 R1R

通过联动转换开关，同时调节R1、R 2、R3、R，使得

(2)

R2R3

R1R成立，则（2）式中第二项为

Rx和标准电阻Rn的

QJ-19双电桥设计性试验

大学物 理 实 验 报 告

实验题目：开尔文电桥测导体的电阻率

姓名： 杨晓峰 班级： 资源0942 学号：36 日期：2010-11-16

实验目的：

1．了解双臂电桥测量低电阻的原理和方法。 2．测量导体电阻率。

3．了解单、双臂电桥的关系和区别。

实验仪器

本实验所使用仪器有双臂电桥、直流稳压电源 、电流表、电阻、双刀双掷换向开关、标准电阻、低电阻测试架（待测铜、铝棒各一根）、直流复射式检流计（ C15/4或6型）、千分尺（螺旋测微器）、米尺、导线等。

实验原理：

双臂电桥工作原路：工作原理电路如图1所示，图中Rx是被测电阻，Rn是比较用的可调

电阻。Rx和Rn各有两对端钮，C1和C2、Cn1和On2是它们的电流端钮，P1和P2、Pn1和Pn2是它们的电位端钮。接线时必须使被测电阻Rx只在电位端钮P1和P2之间，而电流端钮在电位端钮的外侧，否则就不能排除和减少接线电阻与接触电阻对测量结果的影响。比较用可调电阻的电流端钮Cn2与被测电阻的电流端钮C2用电阻为r的粗导线连接起来。R1、R1'、R2和R2'是桥臂电阻，其阻值均在lOΩ以上。在结构上把R1和R'1以及R2和R2'做成同轴调节电阻，以便改变R1或