原理

研究直线电桥的平衡条件实验方法(研究直线电桥的平衡条件注意事项)

原理

如图是一种特殊结构的电路──直流单臂电桥，R1、R2、R3和R4叫电桥的臂，检流计G接于CD之间称为“桥”。一般情况下R1、R3两端的电压不相等，即C、D两点间的电势不等，G中有电流通过。改变R1、R3的大小，可以使UAC＝UAD，这时G中无电流通过。当G中无电流时叫做“电桥平衡”。本实验就是研究R1、R2、R3和R4之间满足什么关系时电桥平衡。（当R1XR4 = R2XR3，对角线支路中电流为零，电桥处于平衡状态）

研究直线电桥的平衡条件实验方法

【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。

实验次数　R1（欧）　R2（欧）　R1/R2　L3（厘米）　L4（厘米）　L3/L4

1　 　 　 　 　 　

2　 　 　 　 　 　

3　 　 　 　 　 　

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，并将结果填入下表中。

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

研究直线电桥的平衡条件注意事项

【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。保护电阻r可以有两种方法接入电路：在图4．16－3甲中可变电阻r与G串联，开始时r取最大阻值，随着电桥逐渐平衡，可减少r值直至为零。在图4．16－3乙中，r与G并联，开始时r取最小阻值，随着电桥的平衡，增大r阻值，直至断开。

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。