大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)電橋法測(cè)電阻

1、大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)報(bào)告預(yù)習(xí)報(bào)告w實(shí)驗(yàn)名稱實(shí)驗(yàn)名稱w原理圖（原理圖（P60圖圖2-2）w數(shù)據(jù)記錄表格（課本數(shù)據(jù)記錄表格（課本P61表表2-1、P68表表2-5）w思考題思考題P64（1、2），）， P69 （1、2）。）。 簡(jiǎn)介簡(jiǎn)介實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)儀器實(shí)驗(yàn)儀器操作指南操作指南數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)處理簡(jiǎn)介簡(jiǎn)介 電橋是利用比較法進(jìn)行電磁測(cè)量的電橋是利用比較法進(jìn)行電磁測(cè)量的一種電路連接方式，它不僅可以測(cè)量很一種電路連接方式，它不僅可以測(cè)量很多電學(xué)量，如電阻、電容、電感等，而多電學(xué)量，如電阻、電容、電感等，而且配合不同的傳感器件，可以測(cè)量很多且配合不同的傳感器件，可以測(cè)量很多的非電學(xué)量，如溫度、壓

2、力等。的非電學(xué)量，如溫度、壓力等。 實(shí)驗(yàn)室里常用的電橋有惠斯通電橋?qū)嶒?yàn)室里常用的電橋有惠斯通電橋（單臂電橋）和開爾文電橋（雙臂電橋）（單臂電橋）和開爾文電橋（雙臂電橋）兩種。前者一般用于測(cè)量中高值電阻；兩種。前者一般用于測(cè)量中高值電阻；后者用于測(cè)量后者用于測(cè)量1歐姆以下的低值或超低歐姆以下的低值或超低值電阻。值電阻。實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)原理一、惠斯通電橋（單臂電橋）一、惠斯通電橋（單臂電橋） R1、R2均為均為固定電阻，固定電阻， Rx為為被測(cè)電阻，被測(cè)電阻， Rs為為可調(diào)標(biāo)準(zhǔn)電阻，可調(diào)標(biāo)準(zhǔn)電阻，G為靈敏電流計(jì)，為靈敏電流計(jì)，E為工作電源。為工作電源。 當(dāng)電橋平衡，流過檢流計(jì)的電流當(dāng)電橋平衡，流過檢流

3、計(jì)的電流為零時(shí)，有為零時(shí)，有21RRRRSx即即SxRRRR21若比例臂若比例臂 和和Rs為已知，可以為已知，可以求出被測(cè)電阻求出被測(cè)電阻Rx為的阻值為的阻值。 CRR21二、開爾文電橋（雙臂電橋）二、開爾文電橋（雙臂電橋） R1、R2、 R3、R4均為可調(diào)電阻均為可調(diào)電阻Rx，為被測(cè)低電阻，為被測(cè)低電阻， Rs為低值標(biāo)準(zhǔn)為低值標(biāo)準(zhǔn)電阻。電阻。 開爾文電橋是惠斯通電橋的變形，開爾文電橋是惠斯通電橋的變形，在測(cè)量小阻值電阻（通常在測(cè)量小阻值電阻（通常1歐）時(shí)具歐）時(shí)具有相當(dāng)高的準(zhǔn)確度。有相當(dāng)高的準(zhǔn)確度。 開爾文電橋的兩點(diǎn)改進(jìn)：開爾文電橋的兩點(diǎn)改進(jìn)：1.增加了一個(gè)由增加了一個(gè)由R3、R4組成的橋臂

4、；組成的橋臂； 2. Rs和和Rx由兩端接法改為四端接法，由兩端接法改為四端接法，其中其中P1P4為電壓接點(diǎn)，為電壓接點(diǎn)， C1C4為電流為電流接點(diǎn)。接點(diǎn)。 調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)R1、R2、 R3、R4，使電橋使電橋平衡，可求得平衡，可求得)(432143421RRRRRRRRRRRRRSx 通過兩點(diǎn)改進(jìn)，開爾文電橋?qū)⑼ㄟ^兩點(diǎn)改進(jìn)，開爾文電橋?qū)s和和Rx的接線電阻和接觸電阻巧妙地轉(zhuǎn)移的接線電阻和接觸電阻巧妙地轉(zhuǎn)移到電源內(nèi)阻和阻值很大的橋臂電阻中，到電源內(nèi)阻和阻值很大的橋臂電阻中，又通過又通過R1 /R2=R3/R4設(shè)定，消除了電阻設(shè)定，消除了電阻R2的影響，從而保證了測(cè)量低電阻時(shí)的影響，從而保證了測(cè)量低

5、電阻時(shí)的準(zhǔn)確度的準(zhǔn)確度三、電橋靈敏度三、電橋靈敏度 在電橋平衡后，若橋路中的電阻阻值在電橋平衡后，若橋路中的電阻阻值發(fā)生改變，電橋就會(huì)失去平衡，使檢流發(fā)生改變，電橋就會(huì)失去平衡，使檢流計(jì)指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)。設(shè)計(jì)指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)。設(shè)Rs的改變量為的改變量為 Rs時(shí)指針偏轉(zhuǎn)時(shí)指針偏轉(zhuǎn)n格，則格，則n/ Rs稱為電橋稱為電橋的靈敏度。的靈敏度。四、電橋的基本誤差四、電橋的基本誤差nRCRRRasssx2 . 0%22儀a為電橋的準(zhǔn)確度等級(jí)為電橋的準(zhǔn)確度等級(jí)(a=0.2級(jí)級(jí))。 電橋平衡后，再改變電橋平衡后，再改變Rs使檢流計(jì)使檢流計(jì)指針偏離零點(diǎn)指針偏離零點(diǎn) 小格（小格（15格）時(shí)格）時(shí)Rs的改變值。的改變值。

6、Rx為為測(cè)量值。測(cè)量值。sRn實(shí)驗(yàn)儀器實(shí)驗(yàn)儀器 惠斯通電橋惠斯通電橋開爾文電橋開爾文電橋操作指南操作指南一、一、用箱式惠斯通電橋測(cè)固定電阻的用箱式惠斯通電橋測(cè)固定電阻的阻值阻值1.測(cè)量前先調(diào)節(jié)好檢流計(jì)的零點(diǎn)。測(cè)量前先調(diào)節(jié)好檢流計(jì)的零點(diǎn)。2.注意各旋鈕的初始位置（參考課本）注意各旋鈕的初始位置（參考課本）3.測(cè)量時(shí)應(yīng)先按下電源開關(guān)按鈕測(cè)量時(shí)應(yīng)先按下電源開關(guān)按鈕B，后后按檢流計(jì)開關(guān)按檢流計(jì)開關(guān)G，觀察檢流計(jì)的偏轉(zhuǎn)情觀察檢流計(jì)的偏轉(zhuǎn)情況，然后立即放開，放開時(shí)要先放開況，然后立即放開，放開時(shí)要先放開G后放開后放開B。4.要注意選擇合適的比率臂（參考課要注意選擇合適的比率臂（參考課本）本）,應(yīng)使比較臂應(yīng)

7、使比較臂Rs的四個(gè)旋鈕都用上。的四個(gè)旋鈕都用上。否則將降低測(cè)值的準(zhǔn)確度。否則將降低測(cè)值的準(zhǔn)確度。5. 用用“逐次逼近法逐次逼近法”使電橋平衡，電使電橋平衡，電橋平衡時(shí)，四個(gè)比較電阻阻值之和乘橋平衡時(shí)，四個(gè)比較電阻阻值之和乘以倍率盤讀數(shù)就是待測(cè)電阻的阻值以倍率盤讀數(shù)就是待測(cè)電阻的阻值6.測(cè)定惠斯通電橋的靈敏度。在測(cè)量測(cè)定惠斯通電橋的靈敏度。在測(cè)量待測(cè)電阻達(dá)到平衡時(shí)，改變比較臂待測(cè)電阻達(dá)到平衡時(shí)，改變比較臂Rs的末位讀數(shù)，使檢流計(jì)指針偏離零點(diǎn)的末位讀數(shù)，使檢流計(jì)指針偏離零點(diǎn)1至至5個(gè)格個(gè)格(n)，記錄此時(shí)，記錄此時(shí)RS 的讀數(shù)。的讀數(shù)。（二）用箱式開爾文電橋測(cè)電（二）用箱式開爾文電橋測(cè)電阻箱的零值

8、電阻阻箱的零值電阻1.“1.“B B1 1”開關(guān)扳到開關(guān)扳到“通通”位置，等穩(wěn)定位置，等穩(wěn)定后，調(diào)節(jié)檢流計(jì)指針在零位，靈敏度旋后，調(diào)節(jié)檢流計(jì)指針在零位，靈敏度旋鈕在鈕在中間中間位置。位置。2.2.將被測(cè)電阻將被測(cè)電阻的四個(gè)接線端對(duì)應(yīng)的四個(gè)接線端對(duì)應(yīng)接在電接在電橋相應(yīng)的橋相應(yīng)的C C1 1、P P1 1 、P P2 2 、C C2 2接線柱上。接線柱上。3.3.估計(jì)被測(cè)電阻大小，選擇適當(dāng)倍率位估計(jì)被測(cè)電阻大小，選擇適當(dāng)倍率位置。置。4.4.調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)R RS1S1和和R RS2S2，電橋逐步趨于平衡時(shí)再電橋逐步趨于平衡時(shí)再逐步加大靈敏度，直至靈敏度達(dá)到最高，逐步加大靈敏度，直至靈敏度達(dá)到最高，電橋

9、仍平衡為止。此時(shí)電橋仍平衡為止。此時(shí)待測(cè)電阻待測(cè)電阻R Rx x= =倍率讀數(shù)倍率讀數(shù) （步進(jìn)讀數(shù)（步進(jìn)讀數(shù)+ +滑線滑線讀數(shù)）讀數(shù)）R RS S數(shù)據(jù)記錄表格數(shù)據(jù)記錄表格表表1：用惠斯通電橋測(cè)中值電阻：用惠斯通電橋測(cè)中值電阻CRS ()n (格）格）Rs ( )Rx測(cè)測(cè) ()Rx1Rx2R串聯(lián)R并聯(lián)a=0.2級(jí)級(jí)表表2：用開爾文電橋測(cè)量低值電阻銅（鐵）：用開爾文電橋測(cè)量低值電阻銅（鐵）棒棒L(cm)CRS ()n (格）格）R ( )Rx測(cè)測(cè) ()30.0040.0050.00a=0.2級(jí)級(jí)數(shù)據(jù)處理要求：w單臂按課本要求以一個(gè)電阻為例給出詳細(xì)單臂按課本要求以一個(gè)電阻為例給出詳細(xì)計(jì)算過程（公式計(jì)算過程（公式代入數(shù)據(jù)代入數(shù)據(jù)計(jì)算結(jié)計(jì)算結(jié)果），另三個(gè)電阻同理將計(jì)算結(jié)果填入表果），另三個(gè)電阻同理將計(jì)算結(jié)果填入表格。格。w雙臂按課本要求以一個(gè)電阻為例給出詳細(xì)雙臂按課本要求以一個(gè)電阻為例給出詳細(xì)計(jì)算過程（公式計(jì)算過程（公式代入數(shù)據(jù)代入數(shù)據(jù)計(jì)算結(jié)計(jì)算結(jié)果），另兩