依据电桥平衡条件进行测量的电桥称为平衡电桥，它的操作繁琐、测量时间长，平时所说的电桥通常是指平衡电桥。不平衡电桥是通过直接测量电桥非平衡状态下流经指示器的电流或两端电压大小来测量集总参数元件的，它的操作简便、测量时间短、易实现数字化测量。

当分析和计算电桥线路时，必然会遇到电桥脱离平衡状态的情况，即电桥处在不平衡的状态。测量实践中，有时并非是利用电桥的平衡状态，而是根据电桥电路指示仪表非零的指示值来确定测量结果。按照这个原理工作的电桥就称为不平衡电桥。

如图1为新型不平衡电桥测量电阻的电路图，图1中

经推导可得：

分析上式可见，不平衡电桥可以快速方便地测量电阻量；新型不平衡电桥电压与其电源电压无关，电源电压的波动对测量不产生影响；电压与被测电阻成正比，使测量示值线性化，测量准确度较高。老式不平衡电桥示值非线性，受电源电压等的影响大，测量准确度较低。

不平衡电桥测量电感电路与图1相似，分别用标准电感、被测电感代替标准电阻和被测电阻。测量电容时，分别用标准电容、被测电容代替和。测量电感、电容时，用交流电源代替直流电源。

经进一步推导得知，测量电感、电容时存在下列关系：

因此，不平衡电桥可以快速方便地测量电感量、电容量，其不足之处是不能测量品质因数、损耗因数等参数。

对于图2所示的直流单比电桥线路，如果由于某一桥臂电阻发生变化而造成其偏离平衡时，其中的指示仪表将出现非零的电流指示。此条件下指示仪表的示值与上述桥臂电阻的变化增量以及电源电压的乘积成正比。如果对应于电桥平衡条件的各桥臂电阻的基值以及电源电压保持不变，则可以认为，电桥的不平衡电流与上述桥臂电阻的变化增量的绝对值成正比。由此可见，只要存在这种关系，不必进行电桥平衡状态的调节即可较准确地得到测量结果——桥臂电阻值的增量(被测对象)可以直接由不平衡电流的大小来确定。

但要注意的是，在利用电桥的不平衡状态实施测量时，电桥指示仪表的偏转并非与桥臂电阻成正比，而仅与其绝对(或相对)增量成正比，所以。只有当测量问题是一个只需注意某一个被测对象参数的增量(改变量)，而并非要去测量其整个参数时，方可使用不平衡电桥。这种情况在测量实践中很常见，主要是在非电量的测量方面，例如测温度变送器电阻的变化、测直线尺寸的变送器的电感或电容的变化等。在这些情况下，测量线路的平衡状态对应于被测对象的某一中间(或初始)数值(亦即对应于变送器的某一输出量)。在此基础上，被测对象的变化就会引起测量线路中指示仪表指针的偏转。指示仪表中电流的符号(方向)决定于桥臂电阻增量的符号，所以指示仪表的零点应位于标度尺的中间位置。

电桥按供电电压的方式分，有直流电桥和交流电桥两种。直流电桥只适合于电阻传感元件的电阻-电压变换。

有些被测量如压力、位移等，它们不仅有变化的数值大小，而且有变化的方向，要求电桥输出的电压量要有对应的大小和极性。直流电桥电路则能容易实现，而交流电桥输出的为交变电压，只有对应的电压值大小量，无法判别方向。若想实现判别方向，在交流电桥的后面还需加一相敏检波电路，这就使电路复杂化。

直流不平衡电路接入电阻传感元件（如应变片），称为电阻-电压变换电桥，电桥初始平衡时，四臂阻值都相等的电桥称等臂电桥。可以证明，等臂电桥的电压灵敏度为最大。常用的等臂电桥为差动电桥，如图3的两种情况所示。

交流不平衡电桥是一种基本测量电路，也是应用复数分析交流电桥的典型例题。其原理如图4所示。

因电桥输出端一般都接放大器，所以输出端可视为开路。