电桥的原理、用途及分类

一、电桥的分类

电桥由4个桥臂组成，在两个对角线接点间加电源，另两个对角线接点间加平衡指示表(检流计)。

按桥臂阻抗性质和电源不同，电桥分为直流电桥和交流电桥,前者用于测量直流电阻，后者用于测量电容、电感等参数。

直流电桥又分为单臂电桥和双臂电桥。直流单臂电桥又叫惠斯登电桥，直流双臂电桥又叫凯尔文电桥。

二、电桥的用途

电桥测量在其范围内的电阻极为方便，仪器具有内附指零仪及电源，整个测量机构装在金属外壳内，便于携带，适用于实验室及现场使用。直流电桥是一种利用比较法进行测量的电学测量仪器。比较法的中心思想是将待测量与标准量进行比较以确定其数值，具有测试灵敏度高和使用方便等优点。

三、电桥的原理

1、直流单臂电桥

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如上图所示，图中Rx为被测电阻，G为检流计，R 2 、R 3 、R4为可调电阻。当满足关系式R 2 /R 3 =R x /R4时，电路达到平衡。此时检流计中通过的电流为零(指针不动)。R 2 、R3称为比例臂，R4称为比较臂。比较臂的数值乘上比例臂的倍数即为被测电阻的阻值。

2、直流双臂电桥

1）如上图所示，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C 2 、Cn1和Cn2是它们的电流端钮；P1和P 2 、Pn1和Pn2是它们的电位端钮。2）接线时必须使被测电阻Rx接在电位端钮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。

3）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。

4）R 1 、R 1 ^,^、R2和R 2 ^,^是桥臂电阻，其阻值均在10Ω以上。在结构上把R 1 、R 1 ^,^及R 2 、R 2 ^,^做成同轴调节电阻，以便在改变R1或R2的同时，R 1 ^,^和R 2 ^,^也会随之变化，并能始终保持

R 1 /R 1 ^,^=R 2 /R 2 ^,^

5）测量时接上R x ，调节各桥臂电阻使电桥平衡。此时，因为I R =0，可得到被测电阻Rx为

R x =R2R n /R1

6）可见，被测电阻Rx仅取决于桥臂电阻R 2 、R1的比值和比较用可调电阻R n ，而与粗导线电阻r无关。比值R 2 /R1称为直流双臂电桥的倍率。所以电桥平衡时

被测电阻值=倍率读数×比较用可调电阻读数

7）因此，为了保证测量的准确性，连接Rx和Rn电流端钮的导线应尽量选用导电性能良好且短而粗的导线。

8）只要能保证R 1 /R 1 ^,^=R 2 /R 2 ^,^、R 1 、R 1 ^,^、R2和R 2 ^,^均大于10Ω，r又很小，且接线正确，直流双臂电桥就可较好地消除或减小接线电阻与接触电阻的影响。因此，用直流双臂电桥测量小电阻时，能得到较准确的测量结果。

四、电桥的使用

1、直流单臂电桥

当需要精确测量中值电阻(1Ω~1MΩ)时，往往采用单臂电桥进行测量。

1）使用前,先把检流计的锁扣打开，并调节调零器，将指针调到零位。

2）估计被测电阻近似值,然后参照说明书上的表格选择适当的比例臂(倍率)，使比较臂可调电阻的各挡能够充分利用，以提高其精度。

3）接入电阻时，应选择较粗较短的连接导线，并将接头拧紧，尽量提高测量精度。

4）在测量电感电路的电阻(如电动机、变压器等)时，应先接通电源按钮，再接通检流计按钮。测量结束后，应先断开检流计按钮，再断开电源按钮，以免线圈的自感电动势损坏检流计。

5）电桥电路接通后，如检流计指针向“+”方向偏转，应增加比较臂的电阻；如指针向“-”方向偏转，则应减小比较臂的电阻。反复调节比较臂电阻，直至指针指向零位为止。读出刻度盘的电阻值再乘以倍率，即为所测电阻值。

6）电桥使用完毕，应立即将检流计的锁扣锁上，以免在搬动过程中，将悬丝震坏。

7）电池电压偏低会影响电桥的灵敏度，如发现电池电压偏低时应及时调换。当采用外接电源时，必须注意极性，切勿使电压超过规定值，否则可能烧坏桥臂电阻。

2、直流双臂电桥

直流双臂电桥用来测量10^-5^~1Ω的小电阻。它是在单臂电桥的基础上，设法消除连接引线和接触电阻的影响而构成的。

1）在电池盒内装入1.5V、1号电池46节并联使用，晶体管指示放大仪器工作电源为6F22、9V电池2节并联使用，此时电桥就能正常工作。如用外接直流电源1.52V时，电池盒内的1.5V电池应预先全部取出。

2）将B1开关扳到通位置，等稳定后(约5min)，调节检流计指针在零位。灵敏度旋钮放在最低位置。将被测电阻按四端连接法接在电桥相应的C 1 、P 1 、P 2 、C2的接线柱上。

3）估计被测电阻值的大小，选择适当的倍率位置，先按G按钮，再按B按钮，调节步进读数和滑线读数，使检流计指针在零位上。如发现检流计灵敏度不够，应增加其灵敏度，移动滑线盘4小格，检流计指针偏离零位约1格，就能满足测量要求。

被测电阻=倍率读数×(步进读数+划线读数)

4）被测电阻与倍率位置的选择见下表。