電橋和電阻測量

電橋和電阻測量第1頁，共31頁，2023年，2月20日，星期二實驗簡介實驗原理實驗目的實驗內(nèi)容儀器及調(diào)整實驗數(shù)據(jù)預習題思考題第2頁，共31頁，2023年，2月20日，星期二實驗簡介

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3頁，共31頁，2023年，2月20日，星期二實驗簡介

惠斯通(1802～1875)，英國物理學家。在測量電阻及其它電學實驗時，經(jīng)常會用到一種叫惠斯通電橋的電路，很多人認為這種電橋是惠斯通發(fā)明的，其實，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，所以人們習慣上就把這種電橋稱作了惠斯通電橋。第4頁，共31頁，2023年，2月20日，星期二實驗目的掌握惠斯通電橋測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；掌握電學實驗的實驗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5頁，共31頁，2023年，2月20日，星期二實驗原理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6頁，共31頁，2023年，2月20日，星期二2、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。當電橋平衡時，若使比較臂R3改變一微小量ΔR3，電橋將偏離平衡，檢流計偏轉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

實驗原理第7頁，共31頁，2023年，2月20日，星期二電橋靈敏度與下面諸因素有關：（1）與檢流計的電流靈敏度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。（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）與檢流計和電源所接的位置有關。以圖的接法為例，當VBC=VAC/2時，電橋靈敏度將獲得最大；而當VBC

由VAC/2→0時，電橋靈敏度也由最大值→0。第8頁，共31頁，2023年，2月20日，星期二

圖四為端接線法原理圖，圖中RX是待測低值電阻，Rn是標準電阻。四端接法基本原理是：如果已知流過待測電阻的電流I（可通過測量標準電阻Rn上的電壓獲得），當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）

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實驗儀器

直流穩(wěn)壓電源，萬用表，電阻箱3個，檢流計,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10頁，共31頁，2023年，2月20日，星期二實驗內(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和電源分路）。（2）適當選取比率臂，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(P71)指針偏轉方向和大小，改變R3再觀察，根據(jù)觀察的情況正確調(diào)整R3，直至檢流計指針無偏轉，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11頁，共31頁，2023年，2月20日，星期二2、利用四端接法測量低值電阻

（1）自搭實驗裝置(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）實驗驗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。（5）用作圖法求待測電阻阻值?！咀⒁馐马棥?．恒流源的供給電流不大于100mA；2．恒流源應預熱十分鐘后，方可進行測量。3．實驗結束時，應關閉電源開關，整理實驗儀器。第12頁，共31頁，2023年，2月20日，星期二儀器設備直流穩(wěn)壓電源，電流源，萬用表，電阻箱3個，檢流計,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13頁，共31頁，2023年，2月20日，星期二儀器設備檢流計第14頁，共31頁，2023年，2月20日，星期二儀器設備數(shù)字萬用表第15頁，共31頁，2023年，2月20日，星期二儀器設備數(shù)字恒流電源第16頁，共31頁，2023年，2月20日，星期二穩(wěn)壓源第17頁，共31頁，2023年，2月20日，星期二電阻箱第18頁，共31頁，2023年，2月20日，星期二引線極第19頁，共31頁，2023年，2月20日，星期二實際接線圖第20頁，共31頁，2023年，2月20日，星期二數(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）電阻阻值計算

（2）用不確定度表示測量結果說明：電阻的單位習慣用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)處理要求看實驗內(nèi)容部分。

第21頁，共31頁，2023年，2月20日，星期二數(shù)據(jù)表格第22頁，共31頁，2023年，2月20日，星期二數(shù)據(jù)處理第23頁，共31頁，2023年，2月20日，星期二實驗結果第24頁，共31頁，2023年，2月20日，星期二第25頁，共31頁，2023年，2月20日，星期二第26頁，共31頁，2023年，2月20日，星期二第27頁，共31頁，2023年，2月20日，星期二第28頁，共31頁，2023年，2月20日，星期二第29頁，共31頁，2023年，2月20日，星期二預習題什么叫電橋平衡？在實驗中如何判斷電橋達到了平衡？說明用萬用表粗測被測電阻Rx的重要性。第30頁，共31頁，2023年，2月20日