惠斯通電橋測電阻-實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、v1.0可編輯可修改南昌大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)報(bào)告實(shí)驗(yàn)名稱： 惠斯登電橋測電阻專業(yè)班級(jí)： 0學(xué)生姓名：0 學(xué)號(hào)：0實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)：_0座位號(hào)：0實(shí)驗(yàn)時(shí)間：_0實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、掌握惠斯通電橋測電阻的原理和方法。2、學(xué)會(huì)正確使用箱式電橋測電阻的方法。3、了解提高電橋靈敏度的幾種途徑實(shí)驗(yàn)器材1.箱式惠斯通電橋 2.各型號(hào)電阻實(shí)驗(yàn)原理電橋法測量是一種很重要的測量技術(shù)。由于電橋法線路原理簡明，儀器結(jié)構(gòu)簡 單，操作方便，測量的靈敏度和精確度較高等優(yōu)點(diǎn)，使它廣泛應(yīng)用于電磁測量，也 廣泛應(yīng)用于非電量測量。電橋可以測量電阻、電容、電感、頻率、壓力、溫度等許 多物理量。同時(shí)，在現(xiàn)代自動(dòng)控制及儀器儀表中，常利用電橋的這些特點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計(jì)、

2、調(diào)試和控制。電橋分為直流電橋和交流電橋兩大類。直流電橋又分為單臂電橋和雙臂電橋， 單臂電橋又稱為惠斯通電橋，主要用于精確測量中值電阻。雙臂電橋又稱為開爾文 電橋，主要用于精確測量低值電阻。本次實(shí)驗(yàn)主要是學(xué)習(xí)應(yīng)用惠斯通電橋測電阻。1 .惠斯通電橋的線路原理惠斯通電橋的線路原理如圖1 5 1所示。四個(gè)電阻R, R, R和RS聯(lián)成一個(gè)四 邊形，每一條邊稱作電橋的一個(gè)臂，其中： R, R組成比例臂，R為待測臂，R為比 較臂，四邊形的一條對(duì)角線 AC中接電源E,另一條對(duì)角線BD中接檢流計(jì)G所謂“橋” 就是指接有檢流計(jì)的 BD這條對(duì)角線，檢流計(jì)用來判斷 B, D兩點(diǎn)電位是否相等，或 者說判斷“橋”上有無電

3、流通過。電橋沒調(diào)平衡時(shí)，“橋”上有電流通過檢流計(jì)，當(dāng)適當(dāng)調(diào)節(jié)各臂電阻，可使“橋” 上無電流，即B, D兩點(diǎn)電位相等，電橋達(dá)到了平衡。此時(shí)的等效電路如圖1 5 2所示。9 .專業(yè)資料分享RBRRI p上k-l IR2 Rs圖惠斯通電橋的原理圖1A2電橋平衡后等效圖根據(jù)圖152很容易證明RR2RxRxRS& RsR2(15-此式即電橋的平衡條件。如果已知RR2R,則待測電阻R可求得。設(shè)式(15 1）中的R/R=K,則有(15-2)式中的K稱為比例系數(shù)在箱式電橋測電阻中，只要調(diào)K值而無需分別調(diào)值，因?yàn)橄涫诫姌蛏显O(shè)置有一個(gè)旋鈕 路中，則需要分別調(diào)節(jié)兩只電阻箱（ 由電橋的平衡條件可以看出，K值，

4、并不另外分Ri和R）,從而得到R、R。但在自組式電橋電K值。式中除被測電阻Rx外，其它幾個(gè)量也都是電阻器。因此，電橋法測電阻的特點(diǎn)是將被測電阻與已知電阻（標(biāo)準(zhǔn)電阻）進(jìn)行比較而獲得被測值的。因而測量的精度取決于標(biāo)準(zhǔn)電阻。一般來說，標(biāo)準(zhǔn)電阻的精度可以做的很 高，因此，測量的精度可以達(dá)到很高。伏安法測電阻中測量的精度要依賴電流表和 電壓表，而電流表和電壓表準(zhǔn)確度等級(jí)不可能作的很高，因此，測量精度不可能很 高?；菟雇姌驕y電阻中，測量的精度不依賴電表，故其測量精度比伏安法的測量 精度2 .電橋的靈敏度及影響因素電橋測量電阻，僅在電橋平衡時(shí)才成立的，而電橋的平衡是依據(jù)檢流計(jì)的偏 轉(zhuǎn)來判斷的，由于判斷時(shí)受

5、到眼睛分辨能力的限制而存在差異，會(huì)給測量結(jié)果帶來 誤差，影響測量的準(zhǔn)確性。這個(gè)影響的大小取決于電橋的靈敏度。所謂電橋靈敏度，就是在已經(jīng)平衡的電橋里，當(dāng)調(diào)節(jié)比較臂的電阻R,使改變一個(gè)微小量 R,使檢流計(jì)指針離開平衡位置 d格，則定義電橋靈敏度 S為RS/RS(153 )式中：R是電橋平衡時(shí)比較臂的電阻值， R/R是比較臂的相對(duì)改變量。因此，電 橋靈敏度S表示電橋平衡時(shí)，比較臂R改變一個(gè)相對(duì)值時(shí)，檢流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)的格數(shù)。 S的單位是“格”。例如，S=100格=1格/(1 /100),則電橋平衡后，只要Rs改變1%, 檢流計(jì)就會(huì)有1格的偏轉(zhuǎn)。一般講，檢流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)1/10格時(shí)，就可以被覺察，也就是說，

6、此靈敏度的電橋，在它平衡后，R只要改變%,我們就能夠覺察出來，這樣由于電橋靈敏度的限制所導(dǎo)致的誤差不會(huì)大于。這也正是我們研究電橋靈敏 度的目的。電橋靈敏度與下面諸因素有關(guān)：(1)與檢流計(jì)的電流靈敏度 Si成正比。(2)與電源的電動(dòng)勢 E成正比。(3)與電源的內(nèi)阻陛和串聯(lián)的限流電阻R之和有關(guān)。(4)與檢流計(jì)的內(nèi)阻和串聯(lián)的限流電阻 Rg之和有關(guān)。越小，電橋靈敏度S越高, 反之則低。(5)與檢流計(jì)和電源所接的位置有關(guān)。因此，實(shí)驗(yàn)中要使電橋具有較高的靈敏度，以保證電橋平衡的可靠性，從而保 證測量的準(zhǔn)確性。3.實(shí)驗(yàn)裝置(1 )箱式電橋：其面板和電路結(jié)構(gòu)見圖1 5 3。圖1 5 4 QJ23型箱式惠斯通電

7、橋面板圖圖中的各個(gè)代碼分別表示：（1）待測電阻Rx接線柱；（2）檢流計(jì)按鈕開關(guān) G:按下時(shí)檢流計(jì)接通電路，松開（彈起）時(shí)檢流計(jì)斷開電路；（3）電源按鈕開關(guān) B:按下時(shí)電橋接通電路，松開 （彈起）時(shí)斷開電路；（4）檢流計(jì)；（5）檢流計(jì)調(diào)零旋鈕；（6）外接檢流計(jì)接線柱；（7）外接電源接線柱；（8）比例臂（9）比較臂（提供比例）。說明：（a） .圖1 5 3中電橋左下角的三個(gè)接線柱用來使檢流計(jì)處于工作或短路狀態(tài)的轉(zhuǎn)換，有一個(gè)短路用的金屬片，當(dāng)檢流計(jì)工作時(shí)，金屬片應(yīng)接在中、下兩個(gè)（ “外 接”）接線柱上，使電路能夠連通；當(dāng)測量完畢時(shí)，金屬片應(yīng)接在上、中兩（“內(nèi)接”） 接線柱上，檢流計(jì)被短路保護(hù)。（b）

8、 .電橋背后的盒子里裝有三節(jié)1號(hào)干電池，約伏。當(dāng)某個(gè)實(shí)驗(yàn)測量所需要的電源，比內(nèi)接電源大或者小，就用外接電源，接在外接電源接線柱（7）上。（同時(shí)要取出內(nèi)裝干電池）。（c） .比例臂（8）由R和R兩個(gè)臂組成，R/R2之比值直接刻在轉(zhuǎn)盤上； 當(dāng)該臂旋 鈕旋在不同的位置時(shí)，R、R各有不同的電阻值，組成七檔不同的比值K, 1, 10, 100, 1000）。(d).比較臂(9)由四個(gè)不同的電阻檔(X 1, X 10, X 100, X 1000)所組成(e).在測量時(shí)，要同時(shí)按下按鈕G B,要注意，先按 G,后按B。(2) AC5型指針式檢流計(jì)AC5型指針式檢流計(jì)是電學(xué)實(shí)驗(yàn)中常用的儀器，靈敏度高，因?yàn)樗?/p>

9、采用了張絲 或懸絲代替軸和軸承的結(jié)構(gòu)，去掉了機(jī)械摩擦力。張絲不但是支承動(dòng)圈和指針的元 件，也是導(dǎo)流和產(chǎn)生反力矩的元件。由于這種結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，所以在使用時(shí)不能激烈轉(zhuǎn) 動(dòng)或震動(dòng)。電流常數(shù) C 10 7A/格。其面板如圖15-5所示。圖中：“+、-”：正負(fù)極接線柱，電橋?qū)嶒?yàn)中檢流計(jì)作為平衡指示器用，接線時(shí)可以不 考慮正負(fù)極。“零點(diǎn)調(diào)節(jié)”：調(diào)零旋鈕，轉(zhuǎn)動(dòng)此旋鈕可調(diào)節(jié)指針對(duì)準(zhǔn)“0”點(diǎn)。(不能在“鎖定開關(guān)”對(duì)著紅點(diǎn)位置時(shí)調(diào)零。)“鎖定開關(guān)”：此小開關(guān)撥向左邊紅點(diǎn)時(shí)為鎖定狀態(tài)，使線圈短路呈過阻尼， 以保護(hù)檢流計(jì)免受震動(dòng)的損傷。撥向右邊白點(diǎn)時(shí)為使用狀態(tài)，指針可以左右偏轉(zhuǎn)。 檢流計(jì)用畢后，應(yīng)將此開關(guān)撥向紅點(diǎn)?？潭缺P

10、：檢流計(jì)“ 0”點(diǎn)在中間?！岸搪贰卑粹o：這是一個(gè)阻尼電鍵，當(dāng)檢流計(jì)指針擺動(dòng)不停時(shí)，待其接近"0"點(diǎn)將此按鈕按下，然后松開，這樣反復(fù)操作幾次，可使指針迅速停止在“0”位，以節(jié)省測量時(shí)間，同時(shí)保護(hù)檢流計(jì)。注意，上面講的“鎖定開關(guān)”與這個(gè)電鍵，雖然 都利用了阻尼效應(yīng)，但用處是不同的，前者是使檢流計(jì)成為不使用狀態(tài)，后者是使 檢流計(jì)處于使用狀態(tài)使用的?！半娪?jì)”按鈕：接通電橋電路按鈕開關(guān)，按下時(shí)電路接通，松開時(shí)自動(dòng)彈起， 電路斷開。調(diào)節(jié)電橋平衡時(shí)一般應(yīng)采取“躍按”法，即一按一松，按下時(shí)觀察檢流 計(jì)的偏轉(zhuǎn)情況圖15-5 AC5型指針式檢流計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟（一）清點(diǎn)主要儀器：1.電阻箱（3個(gè)）2

11、 .穩(wěn)壓電源（）3 .滑線變阻器（2個(gè)）8 .導(dǎo)線（4.檢流計(jì)（）5 .待）測電阻板（）6 .開關(guān)（）7.箱式電橋（圖15-6測量電路（二）按圖15-6測量電路安置儀器，連接電路（三）測量電阻并測量電橋的靈敏度1.考察比率臂與電橋靈敏度的關(guān)系1）檢查線路；合上K ,接通電源，電源電壓取1. 5 V, R=200Q, R 2=200Q ,待測電阻取 200Q。2）逐漸減小Rp （直到為零），同時(shí)圖15-6 ,測量電路調(diào)節(jié)R,使檢流計(jì)指針指零， 然后逐漸減小Rg （直到為零），同時(shí)調(diào)節(jié)R,使檢流計(jì)指針再次指零，記錄下 R 的值填入表（1）中。3）改變R至R',使檢流計(jì)指針偏轉(zhuǎn) 1格，記錄下

12、 F3/A 0的值，其中 R=| R3-R3' | , 0 =。4）使電源電壓升高至?xí)r,重復(fù)上述中的（1）（2）（3）,讀取檢流計(jì)偏轉(zhuǎn)格數(shù)，記入下表（2）中。5）調(diào)節(jié)R=2000Q, R 2=2000Q ,重復(fù)上述中的（1）（2）（3）,將數(shù)據(jù)填入表（1）中。6）調(diào)節(jié)R=200Q, R 2=20Q ,重復(fù)上述中的（1）（2）（3）,將數(shù)據(jù)填入表（1）中。7）調(diào)節(jié)R=200Q, R 2=2"重復(fù)上述中的（1）（2）（3）,將數(shù)據(jù)填入表（1）中。2考察電壓與電橋靈敏度的關(guān)系3.用箱式電橋測電阻選擇倍率分別為1:1,1 : 10, 10: 1,測量待測電阻.調(diào)節(jié)R3,使檢流計(jì)偏轉(zhuǎn)一格記下R3,將數(shù)據(jù)記錄下來，表格自制。（四）列數(shù)據(jù)表格Rx51 Q綠200 Q 紅3000 Q 橙75000Q 紫R110000Q10