實(shí)驗(yàn)五惠斯通電橋測(cè)中值電阻

實(shí)驗(yàn)五惠斯通電橋測(cè)中值電阻第一頁，共十五頁，編輯于2023年，星期二實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、掌握惠斯通電橋測(cè)電阻的原理及方法。2、掌握電橋平衡調(diào)節(jié)的操作方法。3、了解提高電橋靈敏度的幾種途徑。第二頁，共十五頁，編輯于2023年，星期二

電磁測(cè)量是電磁學(xué)中的一個(gè)重要內(nèi)容之一。其中橋式電路制成的電橋在電磁測(cè)量中有極其廣泛的應(yīng)用。根據(jù)用途的不同，電橋有許多類型，其性能和結(jié)構(gòu)也各有其特點(diǎn)，其中最簡(jiǎn)單的就是惠斯通電橋，惠斯通電橋可以測(cè)量幾歐姆至幾百千歐姆的中值電阻。第三頁，共十五頁，編輯于2023年，星期二一、惠斯通電橋的原理

1、結(jié)構(gòu)惠斯通電橋的線路原理如圖a所示。R1、R2、R0、

Rx和組成四個(gè)橋臂，其中,R1、R2組成比例臂，Rx為待測(cè)臂，R0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”上有無電流通過。第四頁，共十五頁，編輯于2023年，星期二2、電橋平衡調(diào)節(jié)各電阻的電阻值，可使流經(jīng)檢流計(jì)的電流為零，即IG=0。這時(shí)電橋達(dá)到平衡。平衡時(shí)B、D兩點(diǎn)的電勢(shì)相等，且通過R1與Rx的電流相等，通過R2與R0的電流相等。

B第五頁，共十五頁，編輯于2023年，星期二則UAD=UABUDC=UBC

由歐姆定律得：整理得：或若、的值已知，則可以根據(jù)上式計(jì)算出。通常稱為倍率，為比例臂，而稱為比較臂，所以電橋由橋臂、檢流計(jì)和電源三部分組成。第六頁，共十五頁，編輯于2023年，星期二

如圖a所示，與電源串聯(lián)的用來保護(hù)電源不致因電路短接而損壞，與檢流計(jì)串聯(lián)的和是為了調(diào)節(jié)電橋平衡時(shí)保護(hù)檢流計(jì)，不使其長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)有較大的電流通過而設(shè)置的，通常檢流計(jì)內(nèi)附開關(guān)，因此該支路中可不再使用開關(guān)。第七頁，共十五頁，編輯于2023年，星期二二、電橋的靈敏度

1、電橋靈敏度用電橋電路測(cè)量電阻Rx的計(jì)算公式僅在電橋平衡時(shí)才成立的，而電橋的平衡是依據(jù)檢流計(jì)的指針是否為零來判斷的，由于判斷時(shí)受到眼睛分辨能力的限制而存在差異，會(huì)給測(cè)量結(jié)果帶來誤差，影響測(cè)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Rx，使之改變一個(gè)微小量△Rx，使檢流計(jì)指針離開平衡位置△ｎ格，則定義電橋靈敏度S為第八頁，共十五頁，編輯于2023年，星期二

其中是電橋平衡時(shí)比較臂的電阻值的微小變化，△Rx／Rx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Rx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／(1／100)]格，則電橋平衡后，只要Rx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，此靈敏度的電橋，在它平衡后，Rx只要改變0.1％，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0.1％。這也正是我們研究電橋靈敏度的目的。第九頁，共十五頁，編輯于2023年，星期二2、影響電橋靈敏度的因素理論和實(shí)踐都證明，電橋的靈敏度與下列因數(shù)有關(guān)。①與檢流計(jì)的靈敏度有關(guān)，與檢流計(jì)的靈敏度成正比。②與電源的電動(dòng)勢(shì)成正比，在保證不超過電阻額定電流的情況下，盡可能提高電源的電動(dòng)勢(shì)。③與電源的內(nèi)阻和串聯(lián)的限流電阻有關(guān)。增加可降低電橋的靈敏度，這對(duì)尋找平衡規(guī)律是有好處的。隨著電橋逐漸趨于平衡，值應(yīng)逐漸減小到最小值。第十頁，共十五頁，編輯于2023年，星期二三、電橋的主要特點(diǎn)：1、電橋是利用把待測(cè)電阻與標(biāo)準(zhǔn)電阻進(jìn)行比較的方法來達(dá)到測(cè)量電阻的目的的。由于制造高準(zhǔn)確度的電阻并不困難，因此，用電橋測(cè)電阻時(shí)，只要檢流計(jì)是足夠靈敏，待測(cè)電阻則可達(dá)到其它三個(gè)橋臂的標(biāo)準(zhǔn)電阻所具有的準(zhǔn)確度。2、電橋中檢流計(jì)的作用只是判斷電橋的“橋”間有無電流，并不需要提供讀數(shù)，所以選用檢流計(jì)只要求有很高的靈敏度，對(duì)其它技術(shù)指標(biāo)并無苛求。第十一頁，共十五頁，編輯于2023年，星期二四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、用組裝的惠斯通電橋測(cè)量電阻。2、測(cè)量電橋的靈敏度。實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)一、實(shí)驗(yàn)操作技巧1、為防止電阻的數(shù)值不準(zhǔn)確可采用換臂測(cè)量。如圖a所示，將與交換后再進(jìn)行測(cè)量，若交換前與交換后的測(cè)量值分別為。則待測(cè)電阻。第十二頁，共十五頁，編輯于2023年，星期二2、為盡快地調(diào)節(jié)電橋平衡，首先將ＲＧ調(diào)到最大值以減小電橋的靈敏度。再主調(diào)一個(gè)電阻箱。如將與調(diào)到一定的電阻值，再調(diào)，觀察檢流計(jì)的指針偏轉(zhuǎn)情況，以確定調(diào)整值的大小變化情況。當(dāng)電橋接近平衡時(shí)，再將調(diào)到最小值，當(dāng)?shù)淖柚禐榱銜r(shí)，檢流計(jì)的電流為零時(shí)，電橋達(dá)到平衡。3、取=時(shí)，只需調(diào)節(jié)，根據(jù)粗測(cè)的待測(cè)電阻阻值來大體確定的值，以便調(diào)節(jié)電橋平衡。第十三頁，共十五頁，編輯于2023年，星期二二、實(shí)驗(yàn)測(cè)量時(shí)的注意事項(xiàng)

1、在閉合開關(guān)前，應(yīng)將調(diào)到最大值。2、注意檢流計(jì)的正確使用方法。3、在用電橋測(cè)量待測(cè)電阻前，應(yīng)先用萬用表進(jìn)行粗測(cè)。第十四頁，共十五頁，編輯于2023年，星期二布置作業(yè)一、分析與思考1、為什么用電橋測(cè)量電阻前，先要用萬用表粗測(cè)？2、本實(shí)驗(yàn)的測(cè)量誤差與那些因素有關(guān)？二、