用惠斯登電橋測電阻實驗論

1、實驗論文課題名稱：用惠斯登電橋測電阻專業(yè)及班級：2012級電子信息工程二班學號：20121270XXXX姓名：唐粱指導老師：孔文婕電子工程學院2012年12月25日 惠斯登電橋?qū)嶒炚撐恼罕緦嶒灲榻B如何用惠斯登較為精確的測量電阻的阻值，以及試驗中可能出現(xiàn)的問題分析和解決辦法。引言：惠斯登電橋是一種常用的電學儀器，它可用來測量電阻、電容、電感等電學量，還可以通過參量轉(zhuǎn)換對溫度、壓力等非電學量進行測量。是電學實驗中較為典型且重要的基本實驗，自組惠斯登電橋是本實驗的重要內(nèi)容也是關鍵所在。關鍵詞：自組惠斯登電橋、電橋靈敏度、靈敏電流計、不確定度正文：問題：1.電阻哪種方法更精確？分析問題：平常使用最

2、多的莫過于用萬用表測電阻了，而用儀器本身決定它的精度是很低的，所以此方法只能用來估測電阻。中學時學過用伏安法測電阻，此方法與前一種相比大大增加了精度，但由于電流表、電壓表自身的電阻，還是不夠精確的測量出電阻的阻值。 因此需要更為精確的測量儀器惠斯登電橋！解決問題：用惠斯登電橋測電阻。2.為什么要測量電橋靈敏度？答：因為在利用自組惠斯登電橋測電阻時，當電橋平衡后，流過檢流計的電流Ig理論上應為零，但實際上檢流計的靈敏度有一定的限度，當Ig小到我們感覺不到檢流計的偏轉(zhuǎn)時我們就認為電橋平衡了，因此Rx的測量就會有誤差。所以要測量電橋靈敏度。3.如何提高電橋靈敏度？答：（1） 選擇R2/R3=1靈敏度

3、最高。選擇電壓靈敏度高的檢流計。適當提高電橋的工作電壓，可提高靈敏度，但不要超過各元件的額定電流。4橋路平衡的條件是？答：當兩橋臂的電阻比值相等時即Rx=R2*R3/R4,我們就認為電橋平衡?！緦嶒災康摹?.掌握惠斯登電橋測電阻的原理。2.學會自組惠斯登電橋測量電阻的方法。3.了解電橋靈敏度的概念以及提高電橋靈敏度的幾種方法?！緦嶒瀮x器】可變電阻箱3個、靈敏電流計、滑線變阻器、待測電阻、直流電源、多用電表、開關及導線等?！緦嶒炘怼炕菟沟请姌蛟黼姌蚍ㄊ请妼W的測量方法之一，它是測量電阻的很重要也是應用最普遍的一種方法?；菟沟请姌蛴址Q單臂電橋，通常用來測量中值電阻。它是有四個電阻R2、R3、R4

4、和待測電阻Rx聯(lián)成的一個封閉四邊形，在四邊形的對角A和B上接入直流電源，對角C和D之間接入檢流計而組成，如圖所示，圖中四邊形的每一條邊稱為電橋的一個臂，而CD這條對角線就是所謂的“橋”，“橋”的作用是將C、D兩點的電位直接進行比較，當C、D兩點的電位相等時，檢流計G中通過的電流為零，即Ig=0.電橋達到平衡。這時的電橋稱為平衡電橋，檢流計稱為指零儀器。Uac=Ucd，Ucb=Udb根據(jù)歐姆定律有I1*Rx=I4*R4，I2*R2=I3*R3 因為 I1=I2，I3=I4所以有Rx/R2=R4/R3即 Rx=R2*R4/R3其中，Rx為測量臂，R2、 R3稱做比例臂，R4稱做比較臂。而 Rx/R

5、x=R3/R3+R3/R3+R4/R4 交換臂之前 Rx =（R2/R2+R3/R3+R4/R4）*Rx交換臂之后 Rx=(R2/R2+R3/R3+R4/R4)*Rx所以 Rx*Rx=R4*R4則有 Rx=sprt （R4*R4）則 R=Rx+(-)uRx2.電橋靈敏度定義:電橋平衡時，若一臂的阻值為R，改變以微小量R后，引起檢流計偏轉(zhuǎn)n格，則電橋相對靈敏度S為 實際上，待測電阻Rx一般不能改變，所以只能改變比較臂的阻值，以 R4/R4代替Rx/Rx，于是 S=n*R4/R43.測量不確定度：用電橋測量電阻時，測量不確定主要來源于電阻箱的誤差和電橋靈敏度帶來的誤差。電阻箱銘牌：10000100

6、0100101010.1%0.1%0.1%0.2%0.5%5%RR【實驗內(nèi)容及步驟】取出萬用表，將萬用表表針接觸測出表的自身相應檔位誤差并記錄（如0.5歐）。用萬用表粗略測出待測電阻阻值并記錄（如199.8歐）。按照原理圖用3個電阻箱和待測電阻及檢流計組裝電橋，取電源電壓E=3.0V。接好后閉合開關Ke，再閉合Kg。檢查檢流計是否偏轉(zhuǎn)；若偏轉(zhuǎn)，則電路正常。此時斷開Ke、Kg。移去滑動變阻器R，再連接好線路。取比例臂電阻R2=R3=199.8O，粗調(diào)R4等于待測電阻的粗測值199.8。接通電源并調(diào)節(jié)R4使檢流計指針指零，使電橋平衡，記錄下各橋臂的阻值。在電橋處于平衡狀態(tài)下，分別增加和減少R4的值

7、，使檢流計指針偏轉(zhuǎn)1格，記錄下對應的R4(+)、n（-）和R4（-）、n（-）.將R4與Rx交換位置，重新調(diào)節(jié)R4使電橋平衡，此時R4的讀數(shù)記為R4。仿步驟4測出相應的數(shù)值R（+）、n（+）和R4（-）、n（-）。根據(jù)Rx=sprt （R4*R4）測出Rx的值，根據(jù)S=n*R4/R4求出電橋的靈敏度；再分別求出由橋臂引起的誤差和電橋靈敏度引起的誤差，最后求出總的誤差。寫出測量結果表達式。由上述實驗得到下面數(shù)據(jù)次數(shù)R2()R3（）R4（）+R4（）R (+)換臂前199.8199.8199.4197.8-1.6換臂后199.8199.8200.1201.2+1.2續(xù)表-R4R4(-)n（+）n（

8、-）S(+)S(-)200.9+0.511-124.6398.8197.8-2.411+166.8-83.42【數(shù)據(jù)處理】Rx=sprt（199.4*200.2）=199.8R4的不確定度=（100*0.1+90*.0.2*+9*0.5+0.4*5）%=34.5%R4 的不確定度=（200*0.1+0.2*5）%=21%由橋臂電阻引起的誤差：Rx1=（R4/R4+R4/R4）*sprt（R4*R4）=0.2773由電橋靈敏度引起的誤差 Rx2=0.1/(-124.6)+0.1/398.8*199.4+0.1/166.8+0.1/(-83.42)*200.2=-0.06997總的合成誤差：uR(

9、x)=sprt（Rx1）+(Rx2)=0.29 則所測電阻R=Rx+(-)uRx=199.8+（-）0.3【實驗結論】（1）惠斯登電橋能較精確測量電阻；（2）電橋是否達到平衡，是以橋路里有無電流來進行判斷的，而橋路中有無電流又是以檢流計的指針是否發(fā)生偏轉(zhuǎn)來確定的,但檢流計的靈敏度總是有限的,這就限制了對電橋是否達到平衡的判斷；為此，引入電橋靈敏度問題。 （3）、電橋靈敏度與檢流計靈敏度成正比，檢流計靈敏度越高電橋的靈敏度也越高。 （4）、電橋的靈敏度與電源電壓E成正比，為了提高電橋靈敏度可適當提高電源電壓。 （5）、電橋靈敏度隨著四個橋臂上的電阻值的增大而減小。臂上的電阻值選得過大，將大大降低其靈敏度，臂上的電阻值相差太大，也會降低其靈敏度?！痉治雠c總結】根據(jù)以上分析，就可找出在實際工作中組裝的電橋出現(xiàn)靈敏度不高、測量誤差大的原因。同時一般成品電橋為了提高其測量靈敏度，通常都有外接檢流計與外接電源接線柱。但是外接電源電壓的選定不能簡單為提高其測量靈敏度而無限制地提高，還必須考慮橋臂電阻的額定功率，不然就會出現(xiàn)燒壞橋臂電阻的危險。參考