电桥平衡

电子技术领域名词

四个电阻R1、R2、R3、Rx连成四边形，称为电桥的四个臂。四边形的一个对角线连有检流计，称为“桥”；四边形的另一对角线接上电源，称为电桥的“电源对角线”。E为线路中供电电源，学生实验用双路直流稳压电源，电压可在0-30V之间调节。R保护为较大的可变电阻，在电桥不平衡时取最大电阻作限流作用以保护检流计；当电桥接近平衡时取最小值以提高检流计的灵敏度。限流电阻用于限制电流的大小，主要目的在于保护检流计和改变电桥灵敏度。

原理

电源接通时，电桥线路中各支路均有电流通过。当C、D两点之间的电位不相等时，桥路中的电流，检流计的指针发生偏转；当C、D两点之间的电位相等时，桥路中的电流，检流计指针指零（检流计的零点在刻度盘的中间），这时我们称电桥处于平衡状态。因此电桥处于平衡状态时有：

= 0 = = = =

. = . .=.

此式说明，电桥平衡时，电桥相对臂电阻的乘积相等。这就是电桥的平衡条件。如图《实验图示》所示，

根据电桥的平衡条件，若已知其中三个臂的电阻，就可以计算出另一个桥臂电阻。

实验方法

【目的和要求】

通过实验研究直线电桥──惠斯通电桥的平衡条件，并学习它的使用方法。

【仪器和器材】

直线电桥（J2364型），检流计（J0409型或J0409－1型），简式电阻箱（J2362－1型），滑动变阻器（J2354－1型），单刀开关（J2352型），干电池2节，导线若干。

【实验方法】

1、将直线电桥的电阻丝AB（附在标尺上）、电阻箱R1、R2，检流计G，滑动变阻器R0，电源E和开关S接成如图4．16－2所示电路。D为电阻丝上滑动头，并带有按键开关，将D按下时，桥的支路才接通。电阻丝AB粗细均匀，故其阻值与长度成正比。

电路接好后应进行全面检查，特别要检查电阻箱R1、R2的接触是否良好，触头处电路是否畅通。检查后把R0的阻值调至最大。

2、调整电阻箱R1和R2的阻值，使R1/R2=1.5。合上开关S，将滑动头D移至AB的中央。瞬时按下滑动头D的按键开关，观察检流计指针偏转的大小及方向，然后将D向某方向移动几厘米，再按下按键开关，此时检流计指针如偏转减小，则继续沿这方向移动D，直至检流计中的电流为零，这时滑动头D所在位置就是电桥平衡的位置。如果D向该方向移动后，在按下按键开关时检流计的指针偏转增大，说明平衡位置不在这边，应向反方向移动D。

为了准确找到平衡位置，可减小R0的阻值，提高电桥AB间的电压，以提高其灵敏度。缓慢移动D的位置，并反复“接通”和“断开”按键开关，若检流计指针确实不偏转，就可以认为电桥达到平衡了。

量出AD和DB的长度L3和L4，连同R1和R2的值一同记入下表中。

3、改变电阻R1和R2的值，使R1：R2=2和R1：R2=0．5，按步骤2的要求重做实验，并将结果填入表中。

4、根据上表的记录，可得出直线电桥平衡时，R1、R2、R3（L3）、R4（L4）之间应满足关系：

R1：R2=R3：R4

或R1：R2=L3：L4

注意事项

1、J2364型直线电桥的比例臂是长为500毫米（阻值为3.2欧）的锰铜丝，其允许通过的电流为0.5安，故电桥A、B两端的电压不能超过1.5伏，否则电阻丝会发热变形，损坏仪器。为此，应先计算R0的阻值最小为多少才能使通过电阻丝的电流不超过0.5安，如变阻器电阻偏小，可再串联一个定值电阻作限流用。

2、连接R1和R2的四根导线的横截面积要足够大，长度要尽可能短些，接线端保持良好，以尽量减少附加电阻和测试误差。

3、检流计G允许通过的电流的最大值很小（J0409型为300微安），应加保护电阻。

4、不要让电流长时间通过G特别是电桥未达到平衡时。将D的按键开关按下去时不要用力过大，也不要按住在电阻丝上滑动，以免磨损电阻丝。电阻丝如表面氧化或生锈，可在电阻丝下垫两层厚纸，再用细砂纸摩擦电阻丝，将其表面擦净。垫纸的作用是防止刻度尺表面损坏。

平衡电桥测电阻

电桥法测量是重要测试技术之一，不但用于电工测试技术，而且在非电量测量中也广泛采用，如电阻、电流、电感、电容、频率、压力、温度等。由于它的灵敏度、精确度相对较高，又有结构简单、使用方便等特点，在现代自动化控制，仪器仪表中许多都利用电桥这些特点进行设计、调试、控制。

测电阻有多种方法，如伏安法，欧姆表法等，它们多数都不同程度地受到电表精度和接入误差的影响。使用电桥法测电阻是一种比较法，上述影响比较小，只要标准电阻很精确，检流计足够灵敏，那么被测电阻的结果就有较高的准确度。但电桥法测电阻也受到一定限制。如对高电阻（106）测量就不适用，必须选择其它测量方法。如冲击电流计法、兆欧表法、伏安法等。

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