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电学与电子学 · 直流电路

惠斯通电桥的平衡

当一个桥梁达到平衡时,其两个中间节点具有相同的电势,且开路电流为 0。 这一条件可用于确定一个未知电阻。

相关实验:惠斯通电桥 →
惠斯通电桥
惠斯通电桥实验场景 →

意义与机制

惠斯通电桥比较两条分压路径的中间电压。检流计将两个中间节点之间的电势差表现为电流。

如果调整电阻以使中间电压相等,那么电流不会在安培计分支中流动。但是,没有电流从主电源流向另一个分支。

关系与条件

在实验装置中,平衡条件为 R₁/R₂ = R₃/Rx。 如果已知三个电阻的电阻值,则可以通过这个方程计算出未知电阻 Rx。

平衡方程通过验证电阻的连接位置和名称来应用。对于实际的零测量,电阻接触、仪器灵敏度以及温度变化都会产生影响。

观察实验中需要注意的事物

在平衡状态下,R₁/R₂ = R₃/Rx,且中间节点具有相同的电势。

源电阻理想,没有接触电阻或电表零点误差。 在屏幕上进行实验;不要使用实际电源、插座或高电压进行重复。

关键关系与符号

R₁/R₂ = R₃/Rx · Ig = (Vl−Vr)/Rg

符号及公式中使用的单位
符号含义单位
Rx未知电阻以确定Ω
Ig中间节点之间的电量仪电流A

工作实例

当左侧波节电压为 4 V,右侧波节电压为 4.5 V,那么左向右向的电量表电流的符号是什么?

Ig < 0

常见误解

  • 当焦流仪读数为 0 时,电路中实际流过的电流不一定为 0。

通过实验探索这个概念

参考文献

OpenStax · 物理学:大学教材,第二卷 (英文版)