电桥平衡概念、原理以及判断方法

一、什么是电桥平衡？

电桥电路最典型的代表是惠斯通电桥（Wheatstone Bridge），它由四个电阻臂构成一个闭合回路，其中一对对角线节点用于连接电源，另一对对角线节点则用于测量电压差。当电桥处于平衡状态时，即对角线两端的电压差为零，此时电路中的检流计（或称为零点指示器）不偏转，表明流经该路径的电流为零。

二、电桥平衡的原理

电桥平衡的数学表达式可由基尔霍夫定律推导而来。设电桥的四个电阻分别为R1、R2、R3、R4，电源电压为E，当电桥平衡时，有：

R1÷R2=R3÷R4

这意味着，只要满足上述比例关系，电桥即可达到平衡状态。在实际应用中，通过调节其中一个或多个电阻值，使电桥达到平衡，从而实现对未知电阻的测量。

三、电桥平衡的判断方法

1.检流计法

最直观的方法是观察检流计的指针是否偏转。当电桥平衡时，检流计的指针应指向零位，表示无电流流过检流计。

2.电压测量法

使用高精度电压表测量电桥对角线两端的电压差。在电桥平衡状态下，电压差应为零。

3.电阻调整法

在已知三个电阻值的情况下，通过微调第四个电阻，直至电桥达到平衡状态。此时，根据电桥平衡公式，可以计算出未知电阻的值。

四、电桥平衡的实验操作步骤

假设我们要测量一个未知电阻Rx，可以按照以下步骤操作：

1.将惠斯通电桥的四个电阻分别设定为R1、R2、R3和Rx。

2.接通电源，调节R1、R2或R3的值，直到检流计的指针停止偏转或电压表显示为零。

3.记录下此时R1、R2和R3的确切数值。

4.根据电桥平衡公式计算Rx的值。

五、电桥平衡的示例分析

假设在实验中，R1=100Ω，R2=100Ω，R3=150Ω，通过调整使电桥达到平衡状态。根据电桥平衡的条件：

100÷100=150÷Rx

解得Rx=150Ω。