實(shí)驗(yàn)報(bào)告電橋測(cè)電阻實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、實(shí)驗(yàn)題目：惠斯通電橋測(cè)電阻實(shí)驗(yàn)?zāi)康模??了解電橋測(cè)電阻的原理和特點(diǎn)。2?學(xué)會(huì)用自組電橋和箱式電橋測(cè)電阻的方法。3?測(cè)出若干個(gè)未知電阻的阻值。實(shí)驗(yàn)儀器儀器名稱直流電源滑線變阻器 1滑線變阻器 2檢流計(jì)型號(hào)DH1718C 1J2354J2354AC5規(guī)格0-30V 5A100 Q 2A100 Q 2A0.5kv電阻箱的型號(hào)、規(guī)格及各檔的等級(jí)電阻箱型號(hào)規(guī)格x10000x 1000 x 100x 10x 1x 0.1 x 0.01R2ZX21a111111R3ZX21a111111R4ZX21a111111QQ0.10.10.20.5 12.05.0無0.10.10.20.52.05.0無0.10.1

2、0.20.52.05.0無實(shí)驗(yàn)原理：Q；1 ?橋式電路的基本結(jié)構(gòu)。電橋的構(gòu)成包括四個(gè)橋臂（比例臂R2 和 R3, 比較臂 R4 , 待測(cè)臂 Rx ）,“橋”一一平衡指示器（檢流計(jì)）G 和工作電源 E。在自組電橋線路中還聯(lián)接有電橋靈敏度調(diào)節(jié)器R G （滑線變阻器）。2. 電橋平衡的條件?；菟雇姌?（如圖 1 所示）由四個(gè)“橋臂”電阻（R2、 R3、R4、和 Rx）、一個(gè) （b、 d 間所接的靈敏電流計(jì)）和一個(gè)電源E 組成。 b、 d 間接有靈敏電流計(jì) G。當(dāng) b、 “橋點(diǎn)電位相等時(shí)，靈敏電流計(jì)G 中無電流流過，指針不偏轉(zhuǎn)，此時(shí)電橋平衡。所以，電橋平”衡的條件是： b、d 兩點(diǎn)電位相等。此時(shí)有d

3、 兩U bc =U是： dc ,Uab =U,由于平衡時(shí)I g =0，所以 b、 d 間相當(dāng)于斷路，故有I4=I 3Ix=I 2所以13R3-12R2C可得R4R2 二R3 Rx或R4般把R2K 稱為“倍率”或“比率”,R3Rx =KR 4要使電橋平衡，一般固定比率K，調(diào)節(jié) R4 使電橋達(dá)到平衡。3?自組電橋不等臂誤差的消除。實(shí)驗(yàn)中自組電橋的比例臂（R2 和 R 3）電阻并非標(biāo)準(zhǔn)電阻，存在較大誤差。當(dāng)取K=1 時(shí),實(shí)際上 R2 與 R3 不完全相等，存在較大的不等臂誤差，為消除該系統(tǒng)誤差，實(shí)驗(yàn)可采用交換測(cè)量法進(jìn)行。先按原線路進(jìn)行測(cè)量得到一個(gè)R4 值，然后將 R2 與 R3 的位置互相交換（也可

4、將 Rx 與 R4 的位置交換），按同樣方法再測(cè)一次得到一個(gè)R4 值，兩次測(cè)量，電橋平衡后分別有：Rx 占 R 4Rx 晉 R4R 3R2聯(lián)立兩式得：Rx = . R 4 瓦由上式可知：交換測(cè)量后得到的測(cè)量值與比例臂阻值無關(guān)。4 ?電橋靈敏度電橋靈敏度就是電橋偏離平衡狀態(tài)時(shí)，電橋本身的靈敏感反映程度。在實(shí)際測(cè)量中，為了便于靈敏度的測(cè)量和計(jì)算靈敏度對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響，多數(shù)用電橋的相對(duì)靈敏度，用S 表示。其定義為S 二n. ： n也 R xA RR xR44物理意義：橋臂電阻的單位相對(duì)變化所引起的靈敏電流計(jì)的偏轉(zhuǎn)格數(shù)。5?正確使用箱式電橋。本實(shí)驗(yàn)使用的是QJ23a 型電橋，儀器自帶工作電源和檢流計(jì)實(shí)

5、驗(yàn)時(shí)不需外接（電源和檢流計(jì)）。測(cè)量時(shí)先根據(jù)待測(cè)電阻的粗測(cè)值（用萬用電表粗測(cè)）選取恰當(dāng)?shù)谋壤禂?shù)（倍率）Kr,選取的原則是在測(cè)量時(shí)應(yīng)將測(cè)量盤電阻R4 的各個(gè)刻度盤都用上，保證測(cè)量值有足夠的有效數(shù)字，再將金屬柱開關(guān)由“外接”位置換接至“內(nèi)接”位置。儀器面板上標(biāo)有B、 G 字母的按鈕，分別表示電源和檢流計(jì)開關(guān)，使用時(shí)應(yīng)斷續(xù)接通。接通時(shí)應(yīng)先按 B 鈕（先接通電源），再按G 鈕（后接通檢流計(jì)）；斷開時(shí)則應(yīng)先斷G 鈕（先斷開檢流計(jì)），再斷開 B 鈕（后斷開電源）。測(cè)量完畢后應(yīng)將短路金屬柱重新?lián)Q接至“外接”位置上。要嚴(yán)格遵守此操作程序，否則，極易損壞檢流計(jì)。6. 測(cè)量中檢流計(jì)的保護(hù)。檢流計(jì)作為平衡指示器，其

6、允許通過的電流非常小，因此在實(shí)驗(yàn)過程中特別強(qiáng)調(diào)保護(hù)檢流計(jì)。用自組電橋測(cè)量時(shí)，應(yīng)根據(jù)待測(cè)電阻Rx 值，調(diào) R4 與 Rx 近似，調(diào)節(jié)電橋平衡時(shí)，要遵循先粗后細(xì)的原則，粗測(cè)時(shí)，先將RG 調(diào)至最大，在電橋支路上串入高阻R 減小通過檢流計(jì)的電流；初步平衡后，再將Rn 調(diào)至最小，并將R 短接進(jìn)行細(xì)測(cè)。用箱式電橋測(cè)量時(shí)，應(yīng)根據(jù)待測(cè)電阻Rx 的值，選取適當(dāng)?shù)谋堵市?，并調(diào) Rs 與 Rx 近似，調(diào)平衡時(shí)，嚴(yán)格執(zhí)行先接通B （電源），后接通G （檢流計(jì)）；先斷開G, 后斷 B 的操作程序，實(shí)驗(yàn)完畢后應(yīng)及時(shí)將“內(nèi)接”短路。7?自組電橋線路中R G 的作用。滑線變阻器（ RG ）作為限流器串接于電源回路中，不僅用于

7、調(diào)節(jié)橋臂電流的大小，而且還對(duì)電橋靈敏度起著調(diào)節(jié)作用。粗測(cè)時(shí)，將其阻值調(diào)至最大，使橋臂電流減小，降低電橋靈敏度；細(xì)測(cè)時(shí)，將其阻值調(diào)至最小，使橋臂電流增大，提高電橋靈敏度。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、 選擇被測(cè)電阻及測(cè)量參數(shù)：選擇好待測(cè)的電阻，根據(jù)其阻值范圍選擇合適的K 值，由 K 值確定 R2、R3 的阻值，保證R4 有 4 位效數(shù)字（如Rx 為 250 Q，為了保證 & 有 4 位有 效數(shù)字，R2 為 100.0 Q, R3 為 1000.0 ,R4 約為2500 Q）。注：選定電阻后，計(jì)算電阻額定電壓，以便選擇電源工作電壓值。2、查電源：打開電源，選好輸出端，利用電壓微調(diào)調(diào)節(jié)輸出電壓最小，然后關(guān)閉電

8、源。3、接線：按照實(shí)驗(yàn)線路圖布置儀器，依照回路接線法接線。再檢查各實(shí)驗(yàn)參數(shù)及連線是否正確。4、 測(cè)量：檢查完成后，打開電源，調(diào)一微小電輸出，觀察電路反應(yīng)是否正常，若不正常（如檢流計(jì)指針通斷時(shí)不偏轉(zhuǎn)或偏轉(zhuǎn)過大） ，則再次檢查接線及各電阻阻值。正常后，將電壓增大至工作電壓，進(jìn)行測(cè)量。5、 重復(fù) 14 ，測(cè)量一個(gè)電阻共 6 次，電橋換臂前與換臂后各測(cè)量3 次。6、 用箱式電橋測(cè)量同樣八個(gè)電阻阻值。數(shù)據(jù)記錄與計(jì)算舉例。1、用自組電橋測(cè)電阻及測(cè)量其靈敏度待測(cè)電阻標(biāo)稱值電橋換臂前測(cè)量數(shù)據(jù)電橋換臂后測(cè)量數(shù)據(jù)38 Q1234562200020002000200020002000R / QR / Q400040

9、00320006000200060004204440926138204641736280R / Q偏轉(zhuǎn)格數(shù)3.85.55.63.45.45.5平平均 值n/div均的 標(biāo)準(zhǔn)R/Q10501001050100值偏差計(jì)算岀 Rx/20442046204620462086.52093.32090.4516.44Q相對(duì)靈敏度776.72225.061145.7695.64225.34115.13530.59165.84S2、箱式電橋測(cè)量次數(shù)12345678倍率示數(shù)0.10.10.10.10.10.10.10.1測(cè)得電阻平均值 標(biāo)準(zhǔn)平均值差測(cè)量盤示數(shù)515251795150512251105130516

10、451445143.98.05待測(cè)電阻實(shí)測(cè)515.2517.9515.0512.2511.0513.0516.4514.4514.390.85值3、數(shù)據(jù)處理自組電橋測(cè)得電阻的平均值：Rx =2090.45 Q ,根據(jù)公式 uA （R）二? "（Rxi _Rx ）V n（ n -1 ）測(cè)得自組電橋的靈敏度的平均值為：送（S -S ）2根據(jù)公式 UA (S) ：A丿 ￥n(n-1)' 傀 - Rx )2算岀 A 類不確定度 Ux(R)=16.44 Q , 6(6-1)S =530.59divE (S S)算岀 A 類不確定度 gS)=165.84div6(6 -1)一、簡(jiǎn)單線路故

11、障的原因和排除實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)故障是不可避免的正常情況，對(duì)于儀器故障，需由專門人員進(jìn)行排除；常見簡(jiǎn)單線路故障的排除則是大學(xué)生必須掌握的基本技能。用自組電橋測(cè)電阻，實(shí)驗(yàn)過程可能出現(xiàn)的故障有：1 ?檢流計(jì)指針不偏轉(zhuǎn)（排除檢流計(jì)損壞的可能性）。這種情況的出現(xiàn)，說明橋（檢流計(jì)）支路沒有電流通過，其原因可能是電源回路不通，或者是橋支路不通。檢查故障的方法是先用萬用電表檢查電源有無輸出，個(gè)聯(lián)接點(diǎn)之間有無電壓，最后分別檢查橋支路上的導(dǎo)線、電表電阻檔檢查）。如果仍未查出原因，則故障必定是四個(gè)橋后，采取相應(yīng)措施排除（如更換導(dǎo)線、開關(guān)、電阻等）。然后接通回路，再 檢查電源與橋臂的兩開關(guān)是否完好（注意檢流計(jì)不能直接用萬用

12、臂中相鄰的兩相橋臂同時(shí)斷開。查出故障2檢流計(jì)指針偏向一邊。出現(xiàn)這種情況，原因有三種：原因之一，比例系數(shù)（倍率）Kr 取值不當(dāng)，改變Kr 的取值，故障即便消失。不論何值，檢流計(jì)指針始終偏向一邊，則有：原因之二，四個(gè)橋臂中必定有一個(gè)橋臂斷開；Kr和 Rs原因之取三，四個(gè)橋臂中某兩個(gè)相對(duì)的橋臂同時(shí)斷開。對(duì)于后兩種原因引起的故障，只需用一根完好的導(dǎo)線便可檢查確定。檢查時(shí)，首先將Rn 調(diào)至最大，減小橋臂電流。然后用一根導(dǎo)線將四個(gè)橋臂中任一橋臂短路，若檢流計(jì)指針反向偏轉(zhuǎn)，則說明被短路的橋臂是斷開的，可用此導(dǎo)線替換原導(dǎo)線，檢查出導(dǎo)線是否斷開及電阻是否損壞；若檢流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)方向不變，則說明，被短路橋臂是完好的；若檢流計(jì)指針不再偏轉(zhuǎn)，則說明對(duì)面橋臂是斷開的，可進(jìn)一步判