惠斯登电桥测电阻实验

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,惠斯登电桥测电阻,1,实验目的,掌握惠斯登电桥的基本原理，了解桥式电路的特点。,通过用惠斯登电桥测电阻，掌握电桥的使用方法，了解电桥灵敏度概念。,学习对测量电路系统误差的简单分析。,2,实验仪器,QJ-23型箱式电桥、电源、检流计、滑线变阻器、待测电阻、电阻箱、开关、导线。,3,实验原理,电阻是电学元件的基本参数之一。在进行材料特性和电器装置性能研究等工作中，经常要测量电阻。,根据欧姆定律来测量电阻（如伏安法测电阻）。由于利用要使用电表读数，测量准确度受到电表内阻和电表精确度的限制，不容易准确。电桥法则克服了这些缺点，它不使用电表读数，而是将待测电阻直接与标准电阻（电阻量具）进行比较，故可达到很高的准确度。除了用来测量电阻外，电桥还可以用于测量电感、电容、频率、压力、温度、形变等许多物理量，并在自动控制中得到了广泛的应用。,4,实验原理,1. 惠斯登电桥的工作原理,惠斯登电桥如图1所示。被测电阻与三个已知电阻,R,1,、,R,2,、,R,0,连成电桥的四个臂。四边形的对角线,AC,接电源，称为电桥的电源对角线；另一对角线,BD,接检流计G，称为电桥的检测对角线，也称为“桥路”。G的作用就是检测,B,、,D,这两点间的电位差。,5,实验原理,若,B,、,D,两点之间的电位相等，（即使,K,g,接通）桥路中的电流，检流计指针指零，这种状态称作,电桥平衡,。,由,I,g,=0 且,U,BD,=0,即,为了计算方便，通常把阻值比,R,1,/,R,2,选定为10,n,（n为正负整数和0），记C=,R,1,/,R,2,，称为电桥的比率，则,相应地，把,R,1,、,R,2,两臂称为电桥的,比例臂,，,R,0,称为,比较臂,，是可变的（标准）电阻。实验时调节使电桥平衡，由上式可求得,R,x,。,6,实验原理,2电桥的灵敏度,实验中，电桥是否平衡是依据检流计有无偏转来判定的，但检流计的灵敏度总是有限的。如取,C,=1。假设电桥已被调到完全平衡，故然有,R,x,=,R,0,。如果此时令,R,0,稍作变化，将 R,0,变成,R,0,+,R,，电桥就应失去平衡，从而应有一个微小的电流流过检流计，如果它小到不能使检流计发生可以觉察的偏转，我们会认为电桥仍然是平衡的，因而得出的结论，就是电桥灵敏度不够而引起的的测量误差。电桥灵敏度定义为：,7,实验内容,1. 用自组电桥测量未知电阻,(1),按图,1,接好线路，其中,R,1,、,R,2,采用6位电阻箱，,R,0,采用4位电阻箱。,8,实验内容,(2),调节检流计。检流计上附有测量开关及短路开关。测量开关在检查电桥是否平衡时使用，应当用,跃接法,。短路开关能使磁电式检流计的线圈自身短接，当检流计的表针摆动到停点时按下短路开关，就能使表针很快地停止摆动。检流计使用前必须把锁扣拨向白点，让线圈能自由摆动，实验完毕要把锁扣拨向红点，使线圈锁定不动。使用时如果指针的停点不指零，可以旋动零位调节旋钮调零，调零的动作要慢。,9,实验内容,(3),电桥调平衡：先粗调，再细调。,粗调,：滑线变阻器可以控制回路中电流的大小。测量开始时，将,R,n,调到最大以保护检流计。接通开关,K,1,，按下,K,g,并观察检流计的偏转情况（使用跃接法），用逐步逼近法调节,R,0,，即如果观察到检流计指针向左偏转，则设法通过调,R,0,使检流计指针向右偏转，如此反复可逐步缩小电阻范围，使检流计指针的偏转越来越小直至电桥接近平衡。（如果检流计指针总是偏向一个方向，原因有哪些？怎样处理？）,细调,：将滑线变阻器,R,n,调到最小，精确调节,R,0,，使电桥达到平衡完全。记下各,R,的值，计算,R,x,。,10,实验内容,2. 用箱式电桥测量未知电阻及其相应的灵敏度,11,实验内容,12,思考题,1. 引线电阻和接触电阻是否会带来系统误差?结合实验结果作出分析（例如，同为测量数十欧的电阻，哪个比率的结果较好？哪个比率的结果较差？引线电阻和接触电阻使测量结果偏大还是偏小？提示：引线电阻和接触电阻一般可达10,-1,量级）,2. 用惠斯登电桥测电阻，比率臂电阻,R,1,、,R,2,应怎样选取才能保证测量有较高的准确度？,3. 电桥法测量电阻的原理是什么？如何判断电桥平衡？,4. 分析滑线变阻器,R,n,在测量中所起的作用。,13,