用單臂電橋測電阻帶實驗數(shù)據(jù)處理電橋靈敏度實驗數(shù)據(jù)

用單臂電橋測電阻帶實驗

數(shù)據(jù)處理電橋靈敏度實驗數(shù)據(jù)TheStandardizationOfficewasrevisedontheafternoonofDecember13,2020本科實驗報告實驗名稱:用單臂電橋測電阻實驗13用單臂電橋測電阻（略寫）實驗?zāi)康摹?）掌握用單臂電橋測量電阻的原理和方法2）學(xué)習(xí)用交換法減小和消除系統(tǒng)誤差。3）初步研究電橋的靈敏度。實驗原理】單臂電橋，也叫惠斯登電橋，適用于精確測量中值電阻（10?1『匸的測量裝置。電橋法測電阻，其實質(zhì)是把被測電阻與標準電阻相比較，已確定其值。由于電阻的制造可以達到很高的精度，所以用電橋法測電阻也可以達到很高的精度。電橋分為直流電橋和交流電橋兩大類。直流電橋又分為單臂電橋和雙臂電橋?；菟沟请姌蚴侵绷麟姌蛑械膯伪垭姌?；雙臂電橋又稱為開爾文電橋，適用于測量低電阻（⑴~10Q）。單臂電橋的線路原理單臂電橋的基本線路如圖所示。它是由四個電阻R1,R2,Rs,Rx連成一個四邊形ACBD，在對角線AB上接上電源E,在對角線CD上接上檢流計P組成。接入檢流計（平衡指示）的對角線稱為“橋”，四個電阻稱為“橋臂”。在一般情況下，橋路上檢流計中有電流通過，因而檢流計的指針偏轉(zhuǎn)。若適當調(diào)節(jié)某一電阻值，例如改變Rs的大小可使C,D兩點的電位相等，此時流過檢流計P的電流Ip=0,稱為電橋平衡。貝9有TOC\o"1-5"\h\z_'心｛ （1）」廣1 .h-：:.門 （2）.冷丄丿宀.門 （3）由歐姆定律知■;/.k-門左1-億I工門貝2 （4）門小 ?仇:匕門貝s （5）由以上兩式可得此式即為電橋的平衡條件。若R1,R2,Rs已知，Rx即可由上式求出。通常取/?1R1,R2為標準電阻，稱為比率臂，將二稱為橋臂比；Rs為可調(diào)電阻，成為比較臂。改變Rs使電橋達到平衡，即檢流計P中無電流流過，便可測出被測電阻Rx的值。用交換法減小和消除系統(tǒng)誤差分析電橋線路和測量公式可知，用單臂電橋測量Rx的誤差，除其他因素外，還與標準電阻R1,R2的誤差有關(guān)?？梢杂媒粨Q法來消除這一系統(tǒng)誤差，方法是：先連接好電橋線路，調(diào)節(jié)Rs使P中無電流，可求出Rs,然后將R1與R2,R2交換位置，再調(diào)節(jié)Rs使P中無電流，記下此時的Rs',可得◎：-相乘可得Rxr為心：',這樣就消除了由R1,R2本身的誤差引起的對Rx引入的測量誤差。Rx的測量誤差只與電阻箱Rs的儀器誤差有關(guān)，而Rs可選用高精度的標準電阻箱，這樣系統(tǒng)誤差就可減小。電橋的靈敏度檢流計的靈敏度總是有限的，如實驗中所用的檢流計，指針偏轉(zhuǎn)一格所對應(yīng)的電流大約為⑴A。當通過它的電流比I'-：'A還要小時，指針偏轉(zhuǎn)小于格，就很難察覺出來。假設(shè)電橋在R1/R2=1時調(diào)到了平衡，則有Rx=Rs。這時，若把Rs改變△Rs，電橋就失去了平衡，檢流計中有電流Ip流過。但是如果Ip小到使檢流計覺察不出來，還會認為電橋還是平衡的，因而得出Rx=Rs+ARs。這樣就會因為檢流計的反應(yīng)不夠靈敏而帶來一個測量誤差厶Rx=ARso為表示此誤差對測量結(jié)果影響的嚴重程度,引入電橋靈敏度的概念,定義為An⑺之中，加泳是在電橋平衡后Rx的微小改變量（實際上是改變Rs,可以證明，改變?nèi)我獗鬯贸龅碾姌蜢`敏度是一樣的）是由于電橋偏離平衡而引起的檢流計的偏轉(zhuǎn)格數(shù)。S越大，說明電橋越靈敏，帶來的誤差也越小，舉例來說，檢流計有五分之一格的偏轉(zhuǎn)時既可以覺察出來，如果S=100格，則只要Rs改變%,就可以覺察到了,在這種情況下由于電橋靈敏度的限制所帶來的誤差肯定小于%。S的定義式可變換為AaiAlp gS= ='U ⑻之中，山：為檢流計的電流靈敏度，乩為電橋線路的靈敏度。即電橋的靈敏度不僅與檢流計的靈敏度有關(guān),而且還與線路參數(shù)的取值有關(guān)。一般在用電橋測電阻時,應(yīng)保證較高的電橋靈敏度。在檢流計、電源一定的情況下,橋臂比及橋臂電阻的取值,都會影響電橋的靈敏度。同時,要合理確定橋臂比R1/R2之值，是測量結(jié)果的有效數(shù)字位數(shù)足夠多，一般應(yīng)比由誤差決定的位數(shù)多一位。但在測量時，還應(yīng)保證在改變Rs的最小可調(diào)檔（）兩次，或改變量為儀器誤差工時，應(yīng)能覺察出檢流計指針的偏轉(zhuǎn)（不小于格）。否則位數(shù)再多也不是實際的?！緦嶒瀮x器】DHQJ-3型教學(xué)用非平衡電橋待測電阻,ZX21型多盤十進電阻器（4個）、ZX250精密電阻箱（0?⑷、AC5-2型靈敏直流檢流計（-10?102、）LuyangYB1718DCPowerSupply實驗內(nèi)容】自搭電橋線路。注意連線操作時應(yīng)遵從電學(xué)實驗操作規(guī)程，連線按回路依次連接，并使電路布局合理。圖中，“橋”路開關(guān)Sg上并聯(lián)了一個高電阻Rm,其作用是保護檢流計，方便平衡狀態(tài)的調(diào)節(jié)。測量時先打開Sg,由于Rm較大，所以流經(jīng)檢流計的電流不會很大。調(diào)節(jié)Rs使電橋接近于平衡狀態(tài)時，再合上Sg使Rm短路，此時橋路的靈敏度增高，再仔細調(diào)節(jié)Rs,使電橋平衡，即檢流計P的指針指零。滑線變阻器Rh的作用與Rm類似，測量時現(xiàn)將滑動頭置于最左端，由于Rh較大，所以干路中電流也隨之受到一定限制。調(diào)節(jié)Rs使電橋接近于平衡狀態(tài),再將滑動頭移向右端,增大干路電流以提高橋路的靈敏度，然后再仔細調(diào)節(jié)Rs，使電橋平衡。取用交換法進行系統(tǒng)誤差研究。將Rs和Rx交換位置重測，求出不確定度。用不同的橋臂比測量Rx,并分析結(jié)果的有效數(shù)字和橋臂比選取的關(guān)系?！緦嶒灢襟E】按照電路圖連接好電路圖，注意連接過程中應(yīng)注意電學(xué)實驗操作規(guī)矩，原件依次連接。調(diào)節(jié)R_l、R_2到一確定值，再調(diào)節(jié)R_s的值，使檢流計的示數(shù)為0,記錄下R_x的值。變換R_l、R_2的比值，重新調(diào)節(jié)R_s的值。用交換法進行測量，交換R_s與R_x的位置，按步驟2進行重新測量。記錄實驗數(shù)據(jù)。【實驗數(shù)據(jù)】計算得：平均值待測電阻的最佳值：Rx=UI“也的Sd=「.|汀心3Im.'：■.（其中t=）所以不確定度」」=Q,心=u「R1 也Rx因為 為積商關(guān)系，先計算..比較方便所以不確定度為：二=,「J；.=HT；＜■%=：【；；所以4=U_J.'..'-絕對誤差八】=274百分誤差Eo= 100%=%實驗結(jié)果分析】實驗時電流表有時會出現(xiàn)不穩(wěn)定的情況，實驗器材之間連接不牢固實驗時忘記做電橋