實驗報告電橋測電阻實驗報告

1、實驗題目： 惠斯通電橋測電阻 實驗目的：1 了解電橋測電阻的原理和特點。2 學會用自組電橋和箱式電橋測電阻的方法。3 測出若干個未知電阻的阻值。實驗儀器儀器名稱直流電源滑線變阻器1滑線變阻器2檢流計型號DH1718CJ2354J2354AC5規(guī)格030V 5A100 2A100 2A0.5kv電阻箱的型號、規(guī)格及各檔的等級電阻箱型號規(guī)格1000010001001010.10.01R2ZX21a1111110.10.10.20.52.05.0無R3ZX21a1111110.10.10.20.52.05.0無R4ZX21a1111110.10.10.20.52.05.0無實驗原理：1 橋式電路的基

2、本結構。 電橋的構成包括四個橋臂（比例臂R2和R3，比較臂R4，待測臂Rx），“橋”平衡指示器（檢流計）G和工作電源E。在自組電橋線路中還聯(lián)接有電橋靈敏度調節(jié)器RG（滑線變阻器）。2 電橋平衡的條件。 惠斯通電橋(如圖1所示)由四個“橋臂”電阻（R2、R3、R4、和Rx）、一個“橋”（b、d間所接的靈敏電流計）和一個電源E組成。b、d間接有靈敏電流計G。當b、d兩點電位相等時，靈敏電流計G中無電流流過，指針不偏轉，此時電橋平衡。所以，電橋平衡的條件是：b、d兩點電位相等。此時有AR2RxBCR4R3DREERG圖1Uab=Uad，Ubc=Udc，由于平衡時，所以b、d間相當于斷路，故有I4=I

3、3 Ix=I2 所以 可得 或 一般把稱為“倍率”或“比率”，于是 Rx=KR4要使電橋平衡，一般固定比率K，調節(jié)R4使電橋達到平衡。3 自組電橋不等臂誤差的消除。 實驗中自組電橋的比例臂（R2和R3）電阻并非標準電阻，存在較大誤差。當取K=1時，實際上R2與R3不完全相等，存在較大的不等臂誤差，為消除該系統(tǒng)誤差，實驗可采用交換測量法進行。先按原線路進行測量得到一個R4值，然后將R2與R3的位置互相交換（也可將Rx與R4的位置交換），按同樣方法再測一次得到一個R4值，兩次測量，電橋平衡后分別有： 聯(lián)立兩式得： 由上式可知：交換測量后得到的測量值與比例臂阻值無關。4 電橋靈敏度電橋靈敏度就是電橋

4、偏離平衡狀態(tài)時，電橋本身的靈敏感反映程度。在實際測量中，為了便于靈敏度的測量和計算靈敏度對測量結果的影響，多數用電橋的相對靈敏度，用S表示。其定義為 物理意義：橋臂電阻的單位相對變化所引起的靈敏電流計的偏轉格數。5 正確使用箱式電橋。 本實驗使用的是QJ23a型電橋，儀器自帶工作電源和檢流計實驗時不需外接（電源和檢流計）。 測量時先根據待測電阻的粗測值（用萬用電表粗測）選取恰當的比例系數（倍率）Kr，選取的原則是在測量時應將測量盤電阻R4的各個刻度盤都用上，保證測量值有足夠的有效數字，再將金屬柱開關由“外接”位置換接至“內接”位置。 儀器面板上標有B、G字母的按鈕，分別表示電源和檢流計開關，使

5、用時應斷續(xù)接通。接通時應先按B鈕（先接通電源），再按G鈕（后接通檢流計）；斷開時則應先斷G鈕（先斷開檢流計），再斷開B鈕（后斷開電源）。測量完畢后應將短路金屬柱重新?lián)Q接至“外接”位置上。要嚴格遵守此操作程序，否則，極易損壞檢流計。6 測量中檢流計的保護。 檢流計作為平衡指示器，其允許通過的電流非常小，因此在實驗過程中特別強調保護檢流計。用自組電橋測量時，應根據待測電阻Rx值，調R4與Rx近似，調節(jié)電橋平衡時，要遵循先粗后細的原則，粗測時，先將RG調至最大，在電橋支路上串入高阻R減小通過檢流計的電流；初步平衡后，再將Rn調至最小，并將R短接進行細測。用箱式電橋測量時，應根據待測電阻Rx的值，選取

6、適當的倍率Kr，并調Rs與Rx近似，調平衡時，嚴格執(zhí)行先接通B（電源），后接通G（檢流計）；先斷開G，后斷B的操作程序，實驗完畢后應及時將“內接”短路。7 自組電橋線路中RG的作用?；€變阻器（RG）作為限流器串接于電源回路中，不僅用于調節(jié)橋臂電流的大小，而且還對電橋靈敏度起著調節(jié)作用。粗測時，將其阻值調至最大，使橋臂電流減小，降低電橋靈敏度；細測時，將其阻值調至最小，使橋臂電流增大，提高電橋靈敏度。實驗內容1、選擇被測電阻及測量參數：選擇好待測的電阻，根據其阻值范圍選擇合適的K值，由K值確定R2、R3的阻值，保證R4有4位效數字（如Rx為250，為了保證Rx有4位有效數字，R2為100.0，

7、R3為1000.0，R4約為2500）。注：選定電阻后，計算電阻額定電壓，以便選擇電源工作電壓值。2、查電源：打開電源，選好輸出端，利用電壓微調調節(jié)輸出電壓最小，然后關閉電源。3、接線：按照實驗線路圖布置儀器，依照回路接線法接線。再檢查各實驗參數及連線是否正確。4、測量：檢查完成后，打開電源，調一微小電輸出，觀察電路反應是否正常，若不正常（如檢流計指針通斷時不偏轉或偏轉過大），則再次檢查接線及各電阻阻值。正常后，將電壓增大至工作電壓，進行測量。5、重復14，測量一個電阻共6次，電橋換臂前與換臂后各測量3次。6、用箱式電橋測量同樣八個電阻阻值。數據記錄與計算舉例。1、用自組電橋測電阻及測量其靈敏

8、度待測電阻標稱值電橋換臂前測量數據電橋換臂后測量數據38123456R2/200020002000200020002000平均值平均值的標準偏差R3/200040006000200040006000R4/204440926138204641736280偏轉格數n/div3.85.55.63.45.45.5R4/10501001050100計算出Rx/20442046204620462086.52093.32090.4516.44相對靈敏度S776.72225.061145.7695.64225.34115.13530.59165.842、箱式電橋測量次數12345678倍率示數0.10.10.

9、10.10.10.10.10.1測得電阻平均值平均值標準差測量盤示數515251795150512251105130516451445143.98.05待測電阻實測值515.2517.9515.0512.2511.0513.0516.4514.4514.390.853、數據處理 自組電橋測得電阻的平均值：=2090.45，根據公式算出A類不確定度UA(R)=16.44測得自組電橋的靈敏度的平均值為：=530.59div根據公式算出A類不確定度UA(S)=165.84div一、 簡單線路故障的原因和排除實驗中出現(xiàn)故障是不可避免的正常情況，對于儀器故障，需由專門人員進行排除；常見簡單線路故障的排除

10、則是大學生必須掌握的基本技能。用自組電橋測電阻，實驗過程可能出現(xiàn)的故障有：1 檢流計指針不偏轉（排除檢流計損壞的可能性）。這種情況的出現(xiàn)，說明橋（檢流計）支路沒有電流通過，其原因可能是電源回路不通，或者是橋支路不通。檢查故障的方法是先用萬用電表檢查電源有無輸出，然后接通回路，再檢查電源與橋臂的兩個聯(lián)接點之間有無電壓，最后分別檢查橋支路上的導線、開關是否完好（注意檢流計不能直接用萬用電表電阻檔檢查）。如果仍未查出原因，則故障必定是四個橋臂中相鄰的兩相橋臂同時斷開。查出故障后，采取相應措施排除（如更換導線、開關、電阻等）。2 檢流計指針偏向一邊。出現(xiàn)這種情況，原因有三種：原因之一，比例系數（倍率）Kr取值不當，改變Kr的取值，故障即便消失。不論Kr和Rs取何值，檢流計指針始終偏向一邊，則有：原因之二，四個橋臂中必定有一個橋臂斷開；原因之三，四個橋臂中某兩個相對的橋臂同時斷開。對于后兩種原因引起的故障，只需用一根完好的導線便可檢查確定。檢查時，首先將Rn調至最大，減小橋臂電流。然后用一根導線將四個橋臂中任一橋臂短路，若檢流計指針反向偏轉，則說明被短路的橋臂是斷開的，可用此導線替換原導線，檢查出導線是否斷開及電阻是否損壞；若檢流計指針偏轉方向不變，則說明，被短路橋臂是完好的；若檢流計指針不再偏轉，則說明對面橋臂是斷開的，可進一步判明是導線還是電阻故障，接通后，用同