簡介
平衡時，檢流計所在支路電流為零，則有，（1）流過R1和R3的電流相同（記作I1），流過R2和R4的電流相同（記作I2）。（2）B，D兩點電位相等，即UB=UD。因而有 I1R1=I2R2；三個阻值已知，便可求得第四個電阻。測量時，選擇適當的電阻作為R1和R2，用一個可變電阻作為R3，令被測電阻充當R4，調節R3使電橋平衡，而且可利用高靈敏度的檢流計來測零，故用電橋測電阻比用歐姆表精確。電橋不平衡時，G的電流IG與R1，R2，R3，R4有關。利用這一關係也可根據IG及三個臂的電阻值求得第四個臂的阻值，因此不平衡電橋原則上也可測量電阻。在不平衡電橋中，G應從“檢流計’改稱為“電流計”，其作用不是檢查有無電流而是測量電流的大小。可見，不平衡電橋和平衡電橋的測量原理有原則上的區別。利用電橋還可測量一些非電學量。
由來
惠斯通電橋不是惠斯通發明的
在測量電阻及其它電學實驗時，經常會用到一種叫惠斯通電橋的電路，很多人認為這種電橋是惠斯通發明的，其實，這是一個誤會，這種電橋是由英國發明家克里斯蒂在1833年發明的，但是由於惠斯通第一個用它來測量電阻，所以人們習慣上就把這種電橋稱作了惠斯通電橋。
套用：套用在稱重檢測元件上等。
試驗相關
用惠斯通電橋測電阻
[實驗目的]
1．熟悉用惠斯通電橋測電阻的原理。
2．掌握QJ19型箱式惠斯通電橋和AC15型直流復射式檢流計的使用方法。
[實驗器材]
QJ19型電橋、AC15型直流復射式檢流計、穩壓電源、電阻箱、導線若干。
[實驗原理]
惠斯通電橋是一種測量電阻的精密儀器，如圖6－1所示，為其測量原理圖。R1、R2、R、Rx為四個橋臂上的電阻，G為檢流計，E為直流電源，K為開關。各支路電流如圖中箭頭所示。當調節電橋使檢流計G上的電流為零時，電橋達到平衡。這時：
（6－1）
在式6－1中，如果R1、R2和R都是已知的，那么可算出待測電阻Rx。測量精度主要受檢流汁G和R1、R2及R的精度的影響。
圖6－1 惠斯通電橋原理圖
[儀器描述]
1．QJ19型單雙臂兩用電橋
QJ19型電橋是一種精密的電工儀器。當用作單臂電橋時，可測量10－2~166Ω的電阻；當作雙臂電橋時，可測量10-5~10-2Ω的電阻（在本實驗中只作單臂電橋使用）。
圖 6－2 QJ19型電橋面板及接線圖
圖6－2為QJ19型電橋的面板。K1~K4依次為“粗調”、“細調”、“短路”、“電源”這四個按鈕。測量時，應先按下K4並鎖住，再按下K1按鈕進行粗調，當檢流計指針指到“0”時，鬆開K1；最後，按下K2進行細調，直到檢流計指針指到“0”為止。當檢流計中電流較大或晃動較大時，應按下短路按鈕K3。R1、R2為比例臂，R為讀數臂，相當於可變電阻臂，R1、R2的大小可根據待測電阻RX的估計值由表6—1設定。端鈕1~10為接線鈕，在本實驗中，1、2接檢流計；3、4直接相聯；5、6接待測電阻；7、8空著；9、10接電源。這樣連線後的線路如圖6－2所示。
2．AC15型直流復射式檢流計
AC15型直流復射式檢流計又稱光點檢流計，其結構屬於電磁式。我們知道，光線射到平面鏡上後，如果鏡面轉過一微小的角度 ，則反射光線掃過的角度將是 。線上圈上附有一個小平面鏡，當微小的電流通過線圈時，在磁力矩的作用下線圈就會轉過一個很小的角度，這時一束燈光射到小平面鏡上，利用平面鏡的反射，就可以較明顯地讀出反射光線轉過的角度，從而測出微小電流強度。因此，光點檢流計的靈敏度很高。
圖6－3為AC15型直流復射式檢流計面板。J1為標盤（或刻度盤），J5為“零點調節”鏇鈕，測量前須用此調零。J2為分流器鏇鈕，檢流計不停地移動時，J2應置於“短路”，使游標儘快停止。測量時J2應從最低靈敏度“×0.01”開始，逐步調到“×1”檔。J4為輸入端鈕，J3為電流選擇開關。AC15型檢流計可用交流220V 或直流6V兩種電源供電，本實驗只用交流220V。
圖6－3 AC15型直流復射式檢流計
[實驗步驟]
1．仔細觀察各儀器面板，了解各鏇鈕、按鈕的作用，對照圖6－2，熟悉整個測量電路。
2．檢查電橋，按鈕K1~K4應全部鬆開。檢查檢流計，後面板上電源插頭應插在交流220V處，前面板J3應置於交流220V處。
3．按圖6－2所示接好線路，接通穩壓電源。
4．接通檢流計電源，J1調到“直接”處，調J5使光點儘量靠近零點，然後調J1，使光點正好落在零點，此時J1、J5不可再動。
5．根據Rx的估計值，從表6－1上選擇R1、R2及電源電壓。再根據Rx的估計值由公式Rx =（R1 / R2 ）R推算出R值。
6．調節R1、R2、R及電源為上面所得的各數值，按下並鎖住K4。
7．檢流計的J2調到“×0.01”檔，按下K1（若檢流計光點偏轉不太大，可把K1鎖住，若光點左右偏轉較大，可按下K3）。調節R（應從大到小調節，即先調×100，再調×10），使光點最接近零點，鬆開K1。
8．依次把J2調到“×0.1”檔和“×1”檔，重複步驟7。
9．按下K2，調節R，使檢流計的光點儘量接近零點。
10．鬆開K2、K4，J2調到“短路”，讀出數值，並填入表6－2中。
11．改變Rx，重複步驟5~10，將各數值填入表6－2中。
12．拆除電路，按要求整理好儀器。
表6－1 比例臂及電源電壓對照表
Rx /Ω
比例臂電阻 /Ω
電源電壓 / V
R1
R2
102~103
102
102
3
103~104
103
102
6
104~105
104
102
10
105~106
104
10
20
[數據記錄及處理]
表6－2 待測電阻Rx 與R1 、 R2 及電源電壓表
估計值 /Ω
R1 /Ω
R2 /Ω
電源電壓 /V
R /Ω
測量值 /Ω
×102
×103
×104
×105
[注意事項]
調節時應先粗調，再進行細調，次序不能顛倒。
[思考題]
1．穩壓電源和檢流計接入電橋時為什麼不考慮正負極性？
2．調節R時，為什麼應從大到小調節？
3．為什麼對不同大小的待測電阻需選取不同的電源電壓和相應的比例臂電阻？
