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電橋和電阻測(cè)量第1頁(yè),課件共31頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)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2頁(yè),課件共31頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)介
電阻測(cè)量:1)低電阻(≤10Ω),四端接法;2)高阻(>106),兆歐表和數(shù)字萬(wàn)用表;3)中值電阻(10Ω-106Ω),惠斯通電橋法;第3頁(yè),課件共31頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)介
惠斯通(1802~1875),英國(guó)物理學(xué)家。在測(cè)量電阻及其它電學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí),經(jīng)常會(huì)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(gè)誤會(huì),這種電橋是由英國(guó)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(gè)用它來(lái)測(cè)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4頁(yè),課件共31頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月實(shí)驗(yàn)?zāi)康恼莆栈菟雇姌驕y(cè)量電阻的原理和方法;掌握四端接法測(cè)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5頁(yè),課件共31頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月實(shí)驗(yàn)原理1、惠斯通電橋測(cè)量原理(測(cè)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(cè)量臂。平衡時(shí),VBC=VDC第6頁(yè),課件共31頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月2、惠斯通電橋的靈敏度
用電橋測(cè)量電阻時(shí)的精度主要取決于電橋的靈敏度。當(dāng)電橋平衡時(shí),若使比較臂R3改變一微小量ΔR3,電橋?qū)⑵x平衡,檢流計(jì)偏轉(zhuǎn)n格,
常用如下的相對(duì)靈敏度S表示電橋靈敏度:由電橋靈敏度引入的被測(cè)電阻值的相對(duì)誤差為
由電橋靈敏度引入的被測(cè)電阻值的絕對(duì)誤差為
實(shí)驗(yàn)原理第7頁(yè),課件共31頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月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(guò)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(dòng)勢(shì)E成正比。但是如E過(guò)大,測(cè)小電阻時(shí),有可能橋臂的分流電流超過(guò)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(shí),電橋靈敏度將獲得最大;而當(dāng)VBC
由VAC/2→0時(shí),電橋靈敏度也由最大值→0。第8頁(yè),課件共31頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月
圖四為端接線法原理圖,圖中RX是待測(cè)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(guò)待測(cè)電阻的電流I(可通過(guò)測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)電阻Rn上的電壓獲得),當(dāng)測(cè)量得到了待測(cè)電阻RX的電壓UX,則待測(cè)電阻RX的值為RX=UX/I3、四端接法測(cè)量電阻的原理(測(cè)量低值電阻10Ω以下)
第9頁(yè),課件共31頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月
實(shí)驗(yàn)儀器
直流穩(wěn)壓電源,萬(wàn)用表,電阻箱3個(gè),檢流計(jì),阻值數(shù)量級(jí)不同的待測(cè)電阻5個(gè),電鍵,連接線等。
電路板,待測(cè)電阻等。第10頁(yè),課件共31頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟1、利用惠斯通電橋測(cè)量待測(cè)電阻(1)按照?qǐng)D7-1,自搭電橋;(建議先接R1、R2、R3、Rx環(huán)路,再在對(duì)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(cè)電阻得到要求的有效位數(shù)。(建議先用萬(wàn)用表粗測(cè)一下待測(cè)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(wú)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(cè)量3個(gè)待測(cè)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(guò)電阻箱的允許電流,特別在測(cè)小電阻的情況。2.測(cè)小電阻時(shí),時(shí)間要短,以免發(fā)熱影響電阻阻值的穩(wěn)定性。第11頁(yè),課件共31頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月2、利用四端接法測(cè)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(cè)量待測(cè)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(duì)測(cè)量的影響可忽略不計(jì)。(5)用作圖法求待測(cè)電阻阻值。【注意事項(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(cè)量。3.實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí),應(yīng)關(guān)閉電源開關(guān),整理實(shí)驗(yàn)儀器。第12頁(yè),課件共31頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月儀器設(shè)備直流穩(wěn)壓電源,電流源,萬(wàn)用表,電阻箱3個(gè),檢流計(jì),阻值數(shù)量級(jí)不同的待測(cè)電阻5個(gè),電鍵,連接線,電路板,待測(cè)電阻等。第13頁(yè),課件共31頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月儀器設(shè)備檢流計(jì)第14頁(yè),課件共31頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月儀器設(shè)備數(shù)字萬(wàn)用表第15頁(yè),課件共31頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月儀器設(shè)備數(shù)字恒流電源第16頁(yè),課件共31頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月穩(wěn)壓源第17頁(yè),課件共31頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月電阻箱第18頁(yè),課件共31頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月引線極第19頁(yè),課件共31頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月實(shí)際接線圖第20頁(yè),課件共31頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月數(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(cè)量結(jié)果說(shuō)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(cè)量低值電阻數(shù)據(jù)處理要求看實(shí)驗(yàn)內(nèi)容部分。
第21頁(yè),課件共31頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月數(shù)據(jù)表格第22頁(yè),課件共31頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月數(shù)據(jù)處理第23頁(yè),課件共31頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月實(shí)驗(yàn)結(jié)果第24頁(yè),課件共31頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月第25頁(yè),課件共31頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月第26頁(yè),課件共31頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月第27頁(yè),課件共31頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月第28頁(yè),課件共31頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月第29頁(yè),課件共31頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月預(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(shuō)明用萬(wàn)用表粗測(cè)被測(cè)電阻Rx的重要性。第30頁(yè),課件共31頁(yè),創(chuàng)作于2023
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