實驗三 惠斯通電橋測量電阻

2021-02-13 電子之聲

一、實驗目的

學會識別電阻的串並聯關係；

了解和認識惠斯通電橋電路，並掌握電橋平衡條件；

掌握用惠斯通電橋測量電阻的方法。

二、實驗設備

數字萬用表、直流穩壓電源

三、實驗器材

麵包板、1KΩ電位器、1KΩ電阻、2KΩ電阻、200Ω電阻、連接導線

四、實驗內容

（一）惠斯通電橋電路的認識

惠斯通電橋的原理如下圖所示。

R1和R2為標準電阻，RW為參考阻值電位器，RX為待測電阻，分別組成電橋的四個臂。在A、C之間接入電壓源US，在B、D之間接入靈敏電流計G，靈敏電流計支路仿似ABC和ADC兩條支路之間的一座「橋」，故稱為「電橋」。

在電橋電路工作時，適當調節RW可使B點和D點等電位，此時通過電流計G的電流為零，此時稱為「平衡狀態」，在電橋平衡時，因VB=VD，可得：

可見，只要調整RW使電橋平衡，即可根據上式和當時RW大小計算得到待測電阻阻值的大小。

（二）實驗步驟

1．選擇合適的元器件和導線，在麵包板上搭建如下圖的電路，其200Ω為實驗假定的待測電阻，1KΩ電位器為比較臂電位器，1KΩ和2KΩ電阻為比率臂電阻。根據實驗條件，本實驗中未連接電流計，直接用數字萬用表測量B、D兩點間電壓為0來代替根據電流計電流為0判斷電橋是否平衡（原理是一樣的）。

開關S1直接用導線是否接通代替。

2．接通S1，調整直流穩壓電源輸出為10V，用數字萬用表直流電壓檔測量B、D兩點間電壓，同時調節電位器RW使測得的電壓為零，此時說明電橋達到平衡狀態。

3．小心取下電路中的電位器（注意不要碰觸電位器調節螺絲，以免使阻值發生變化），用萬用表歐姆檔測量電位器剛才接入電路之中的那部分電阻值（為中心滑動端和某個固定端之間），看看是否和你所知道的待測電阻（200Ω）大小相同（或相近，因測量誤差）。

4．根據實驗測量，總結分析惠斯通電橋測量電阻的原理。

五、實驗小結

1．是否掌握了什麼是惠斯通電橋及其平衡條件？

2．是否學會了利用惠斯通電橋測量電阻的方法？

3．思考一下，用惠斯通電橋法測電阻，如果比率臂兩個電阻和電位器阻值已選定，待測電阻的阻值範圍是什麼？

4．原理圖中電流計支路接入電阻和開關的作用是什麼？

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