電橋和電阻測量

電橋和電阻測量第一頁，共三十一頁，2022年，8月28日實(shí)驗(yàn)簡介實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)內(nèi)容儀器及調(diào)整實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)預(yù)習(xí)題思考題第二頁，共三十一頁，2022年，8月28日實(shí)驗(yàn)簡介

電阻測量：1）低電阻（≤10Ω），四端接法；2)高阻(＞106),兆歐表和數(shù)字萬用表;3）中值電阻（10Ω-106Ω）,惠斯通電橋法;第三頁，共三十一頁，2022年，8月28日實(shí)驗(yàn)簡介

惠斯通(1802～1875)，英國物理學(xué)家。在測量電阻及其它電學(xué)實(shí)驗(yàn)時，經(jīng)常會用到一種叫惠斯通電橋的電路，很多人認(rèn)為這種電橋是惠斯通發(fā)明的，其實(shí)，這是一個誤會，這種電橋是由英國發(fā)明家克里斯蒂在1833年發(fā)明的，但是由于惠斯通第一個用它來測量電阻，所以人們習(xí)慣上就把這種電橋稱作了惠斯通電橋。第四頁，共三十一頁，2022年，8月28日實(shí)驗(yàn)?zāi)康恼莆栈菟雇姌驕y量電阻的原理和方法；掌握四端接法測量電阻的原理和方法；掌握電學(xué)實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)方法及常用儀器使用方法,了解提高電橋靈敏度的幾種途徑。第五頁，共三十一頁，2022年，8月28日實(shí)驗(yàn)原理1、惠斯通電橋測量原理(測量中值電阻（10-106Ω）)通常稱R1、R2為比率臂，比值k=R1/R2稱為比率系數(shù)或倍率：另外兩臂，R3為比較臂，R4=Rx稱為測量臂。平衡時,VBC=VDC第六頁，共三十一頁，2022年，8月28日2、惠斯通電橋的靈敏度

用電橋測量電阻時的精度主要取決于電橋的靈敏度。當(dāng)電橋平衡時，若使比較臂R3改變一微小量ΔR3，電橋?qū)⑵x平衡，檢流計(jì)偏轉(zhuǎn)n格，

常用如下的相對靈敏度S表示電橋靈敏度:由電橋靈敏度引入的被測電阻值的相對誤差為

由電橋靈敏度引入的被測電阻值的絕對誤差為

實(shí)驗(yàn)原理第七頁，共三十一頁，2022年，8月28日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。但是如Si過大，電橋就不易穩(wěn)定，平衡調(diào)節(jié)比較困難，所以要選擇適當(dāng)。（2）與電源的電動勢E成正比。但是如E過大，測小電阻時，有可能橋臂的分流電流超過電阻箱的允許電流而使電阻箱損壞。（3）大致與橋臂的分流電流成正比，即與R1+R4和R2+R3的阻值成反比。（4）與檢流計(jì)和電源所接的位置有關(guān)。以圖的接法為例，當(dāng)VBC=VAC/2時，電橋靈敏度將獲得最大；而當(dāng)VBC

由VAC/2→0時，電橋靈敏度也由最大值→0。第八頁，共三十一頁，2022年，8月28日

圖四為端接線法原理圖，圖中RX是待測低值電阻，Rn是標(biāo)準(zhǔn)電阻。四端接法基本原理是：如果已知流過待測電阻的電流I（可通過測量標(biāo)準(zhǔn)電阻Rn上的電壓獲得），當(dāng)測量得到了待測電阻RX的電壓UX,則待測電阻RX的值為RX=UX/I3、四端接法測量電阻的原理（測量低值電阻10Ω以下）

第九頁，共三十一頁，2022年，8月28日

實(shí)驗(yàn)儀器

直流穩(wěn)壓電源，萬用表，電阻箱3個，檢流計(jì),阻值數(shù)量級不同的待測電阻5個，電鍵，連接線等。

電路板,待測電阻等。第十頁，共三十一頁，2022年，8月28日實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟1、利用惠斯通電橋測量待測電阻（1）按照圖7-1，自搭電橋；（建議先接R1、R2、R3、Rx環(huán)路，再在對角線接檢流計(jì)和電源分路）。（2）適當(dāng)選取比率臂，以保證待測電阻得到要求的有效位數(shù)。（建議先用萬用表粗測一下待測電阻的阻值。合理選定R1、R2和R3的值，可取k=R1/R2=0.1（3）電源電壓一般不宜取得太高，可取3到5V。（4）接通電鍵KE和KG，觀察檢流計(jì)(P71)指針偏轉(zhuǎn)方向和大小，改變R3再觀察，根據(jù)觀察的情況正確調(diào)整R3，直至檢流計(jì)指針無偏轉(zhuǎn)，記下R3值（注意：R3值的讀數(shù)要記有效數(shù)值），算出Rx。測量3個待測電阻的阻值，估計(jì)其不確定度【注意】1．電源電壓不可用的太高，橋臂的分流電流不可超過電阻箱的允許電流，特別在測小電阻的情況。2．測小電阻時，時間要短，以免發(fā)熱影響電阻阻值的穩(wěn)定性。第十一頁，共三十一頁，2022年，8月28日2、利用四端接法測量低值電阻

（1）自搭實(shí)驗(yàn)裝置(電路板),注意正確使用電路板；（2）改變電源的輸出值，測量待測電阻上電壓值。（3）自擬數(shù)據(jù)表格。（4）實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證電壓引線極接觸電阻和引線電阻對測量的影響可忽略不計(jì)。（5）用作圖法求待測電阻阻值?！咀⒁馐马?xiàng)】1．恒流源的供給電流不大于100mA；2．恒流源應(yīng)預(yù)熱十分鐘后，方可進(jìn)行測量。3．實(shí)驗(yàn)結(jié)束時，應(yīng)關(guān)閉電源開關(guān)，整理實(shí)驗(yàn)儀器。第十二頁，共三十一頁，2022年，8月28日儀器設(shè)備直流穩(wěn)壓電源，電流源，萬用表，電阻箱3個，檢流計(jì),阻值數(shù)量級不同的待測電阻5個，電鍵，連接線，電路板，待測電阻等。第十三頁，共三十一頁，2022年，8月28日儀器設(shè)備檢流計(jì)第十四頁，共三十一頁，2022年，8月28日儀器設(shè)備數(shù)字萬用表第十五頁，共三十一頁，2022年，8月28日儀器設(shè)備數(shù)字恒流電源第十六頁，共三十一頁，2022年，8月28日穩(wěn)壓源第十七頁，共三十一頁，2022年，8月28日電阻箱第十八頁，共三十一頁，2022年，8月28日引線極第十九頁，共三十一頁，2022年，8月28日實(shí)際接線圖第二十頁，共三十一頁，2022年，8月28日數(shù)據(jù)1.數(shù)據(jù)記錄

自擬數(shù)據(jù)記錄表格

2.數(shù)據(jù)處理

自擬數(shù)據(jù)處理表格

（1）電阻阻值計(jì)算

（2）用不確定度表示測量結(jié)果說明：電阻的單位習(xí)慣用Ω、kΩ或MΩ，一般不用103Ω等。

（3）利用四端接法測量低值電阻數(shù)據(jù)處理要求看實(shí)驗(yàn)內(nèi)容部分。

第二十一頁，共三十一頁，2022年，8月28日數(shù)據(jù)表格第二十二頁，共三十一頁，2022年，8月28日數(shù)據(jù)處理第二十三頁，共三十一頁，2022年，8月28日實(shí)驗(yàn)結(jié)果第二十四頁，共三十一頁，2022年，8月28日第二十五頁，共三十一頁，2022年，8月28日第二十六頁，共三十一頁，2022年，8月28日第二十七頁，共三十一頁，2022年，8月28日第二十八頁，共三十一頁，2022年，8月28日第二十九頁，共三十一頁，2022年，8月28日預(yù)習(xí)題什么叫電橋平衡？在實(shí)驗(yàn)中如何判斷電橋達(dá)到了平衡？說明用萬用表粗測被測電阻Rx的重要性。第三十頁，共三十一頁，2022年，8月2