惠斯通電橋測電阻-實(shí)驗(yàn)報告

1、南昌大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)報告 實(shí)驗(yàn)名稱： 惠斯登電橋測電阻 專業(yè)班級： 0 學(xué)生姓名： 0 學(xué)號： 0 實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)： 0 座位號： 0 實(shí)驗(yàn)時間： 0 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、掌握惠斯通電橋測電阻的原理和方法。2、學(xué)會正確使用箱式電橋測電阻的方法。3、了解提高電橋靈敏度的幾種途徑實(shí)驗(yàn)器材1箱式惠斯通電橋 2.各型號電阻實(shí)驗(yàn)原理電橋法測量是一種很重要的測量技術(shù)。由于電橋法線路原理簡明，儀器結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，測量的靈敏度和精確度較高等優(yōu)點(diǎn)，使它廣泛應(yīng)用于電磁測量，也廣泛應(yīng)用于非電量測量。電橋可以測量電阻、電容、電感、頻率、壓力、溫度等許多物理量。同時，在現(xiàn)代自動控制及儀器儀表中，常利用電橋的這些特點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計、調(diào)試和控

2、制。 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，單臂電橋又稱為惠斯通電橋，主要用于精確測量中值電阻。雙臂電橋又稱為開爾文電橋，主要用于精確測量低值電阻。本次實(shí)驗(yàn)主要是學(xué)習(xí)應(yīng)用惠斯通電橋測電阻。1 惠斯通電橋的線路原理 惠斯通電橋的線路原理如圖1所示。四個電阻r1，r2，rx和rs聯(lián)成一個四邊形，每一條邊稱作電橋的一個臂，其中：r1，r2組成比例臂，rx為待測臂，rs為比較臂，四邊形的一條對角線ac中接電源e，另一條對角線bd中接檢流計g。所謂“橋”就是指接有檢流計的bd這條對角線，檢流計用來判斷b，d兩點(diǎn)電位是否相等，或者說判斷“橋”上有無電流通過。電橋沒調(diào)平衡時，“

3、橋”上有電流通過檢流計，當(dāng)適當(dāng)調(diào)節(jié)各臂電阻，可使“橋”上無電流，即b，d兩點(diǎn)電位相等，電橋達(dá)到了平衡。此時的等效電路如圖2所示。 根據(jù)圖2很容易證明 （）此式即電橋的平衡條件。如果已知r1，r2，rs，則待測電阻rx可求得。設(shè)式(1)中的r1r2=k，則有 rx=krs （）式中的k稱為比例系數(shù)。在箱式電橋測電阻中，只要調(diào)k值而無需分別調(diào)r1、r2的值，因?yàn)橄涫诫姌蛏显O(shè)置有一個旋鈕k值，并不另外分r1、r2。但在自組式電橋電路中，則需要分別調(diào)節(jié)兩只電阻箱（r1和r2），從而得到k值。 由電橋的平衡條件可以看出，式中除被測電阻rx外，其它幾個量也都是電阻器。因此，電橋法測電阻的特點(diǎn)是將被測電阻與

4、已知電阻(標(biāo)準(zhǔn)電阻)進(jìn)行比較而獲得被測值的。因而測量的精度取決于標(biāo)準(zhǔn)電阻。一般來說，標(biāo)準(zhǔn)電阻的精度可以做的很高，因此，測量的精度可以達(dá)到很高。伏安法測電阻中測量的精度要依賴電流表和電壓表，而電流表和電壓表準(zhǔn)確度等級不可能作的很高，因此，測量精度不可能很高?；菟雇姌驕y電阻中，測量的精度不依賴電表，故其測量精度比伏安法的測量精度高。2電橋的靈敏度及影響因素電橋測量電阻，僅在電橋平衡時才成立的，而電橋的平衡是依據(jù)檢流計的偏轉(zhuǎn)來判斷的，由于判斷時受到眼睛分辨能力的限制而存在差異，會給測量結(jié)果帶來誤差，影響測量的準(zhǔn)確性。這個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

5、較臂的電阻rs，使改變一個微小量rs，使檢流計指針離開平衡位置d格，則定義電橋靈敏度s為 （） 式中：rs是電橋平衡時比較臂的電阻值，rsrs是比較臂的相對改變量。因此，電橋靈敏度s表示電橋平衡時，比較臂rs改變一個相對值時，檢流計指針偏轉(zhuǎn)的格數(shù)。s的單位是“格”。例如，s=100格=1格(1100)，則電橋平衡后，只要rs改變1，檢流計就會有1格的偏轉(zhuǎn)。一般講，檢流計指針偏轉(zhuǎn)110格時，就可以被覺察，也就是說，此靈敏度的電橋，在它平衡后，rs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)致的誤差不會大于0.1。這也正是我們研究電橋靈敏度的目的。電橋靈敏度與下面諸因素有關(guān)：（

6、1）與檢流計的電流靈敏度si成正比。（2）與電源的電動勢e成正比。（3）與電源的內(nèi)阻re和串聯(lián)的限流電阻re之和有關(guān)。（4）與檢流計的內(nèi)阻和串聯(lián)的限流電阻rg之和有關(guān)。越小，電橋靈敏度s越高，反之則低。（5）與檢流計和電源所接的位置有關(guān)。因此，實(shí)驗(yàn)中要使電橋具有較高的靈敏度，以保證電橋平衡的可靠性，從而保證測量的準(zhǔn)確性。3實(shí)驗(yàn)裝置 （）箱式電橋：其面板和電路結(jié)構(gòu)見圖3。圖4 qj23型箱式惠斯通電橋面板圖 圖中的各個代碼分別表示：（1）待測電阻rx接線柱；（2）檢流計按鈕開關(guān)g：按下時檢流計接通電路，松開(彈起)時檢流計斷開電路；（3）電源按鈕開關(guān)b：按下時電橋接通電路，松開(彈起)時斷開電路

7、；（4）檢流計；（5）檢流計調(diào)零旋鈕；（6）外接檢流計接線柱；（7）外接電源接線柱；（8）比例臂（9）比較臂（提供比例）。說明：(a) 圖3中電橋左下角的三個接線柱用來使檢流計處于工作或短路狀態(tài)的轉(zhuǎn)換，有一個短路用的金屬片，當(dāng)檢流計工作時，金屬片應(yīng)接在中、下兩個（“外接”）接線柱上，使電路能夠連通；當(dāng)測量完畢時，金屬片應(yīng)接在上、中兩（“內(nèi)接”）接線柱上，檢流計被短路保護(hù)。(b) 電橋背后的盒子里裝有三節(jié)1號干電池，約4.5伏。當(dāng)某個實(shí)驗(yàn)測量所需要的電源，比內(nèi)接電源大或者小，就用外接電源，接在外接電源接線柱(7)上。(同時要取出內(nèi)裝干電池)。(c) 比例臂(8)由r1和r2兩個臂組成，r1/r2

8、之比值直接刻在轉(zhuǎn)盤上；當(dāng)該臂旋鈕旋在不同的位置時，r1、r2各有不同的電阻值，組成七檔不同的比值 k(0.001，0.01，0.1，1，10，100，1000)。(d)比較臂(9)由四個不同的電阻檔(1，10，100，1000)所組成。（e）在測量時，要同時按下按鈕g、b，要注意，先按g，后按b。（2）ac5型指針式檢流計ac5型指針式檢流計是電學(xué)實(shí)驗(yàn)中常用的儀器，靈敏度高，因?yàn)樗捎昧藦埥z或懸絲代替軸和軸承的結(jié)構(gòu)，去掉了機(jī)械摩擦力。張絲不但是支承動圈和指針的元件，也是導(dǎo)流和產(chǎn)生反力矩的元件。由于這種結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，所以在使用時不能激烈轉(zhuǎn)動或震動。電流常數(shù)。其面板如圖15-5所示。圖中： “+、-”

9、：正負(fù)極接線柱，電橋?qū)嶒?yàn)中檢流計作為平衡指示器用，接線時可以不考慮正負(fù)極。 “零點(diǎn)調(diào)節(jié)”：調(diào)零旋鈕，轉(zhuǎn)動此旋鈕可調(diào)節(jié)指針對準(zhǔn)“0”點(diǎn)。（不能在“鎖定開關(guān)”對著紅點(diǎn)位置時調(diào)零。） “鎖定開關(guān)”：此小開關(guān)撥向左邊紅點(diǎn)時為鎖定狀態(tài)，使線圈短路呈過阻尼，以保護(hù)檢流計免受震動的損傷。撥向右邊白點(diǎn)時為使用狀態(tài)，指針可以左右偏轉(zhuǎn)。檢流計用畢后，應(yīng)將此開關(guān)撥向紅點(diǎn)?？潭缺P：檢流計“0”點(diǎn)在中間?！岸搪贰卑粹o：這是一個阻尼電鍵，當(dāng)檢流計指針擺動不停時，待其接近0點(diǎn)將此按鈕按下，然后松開，這樣反復(fù)操作幾次，可使指針迅速停止在“0”位，以節(jié)省測量時間，同時保護(hù)檢流計。注意，上面講的“鎖定開關(guān)”與這個電鍵，雖然都利用

10、了阻尼效應(yīng)，但用處是不同的，前者是使檢流計成為不使用狀態(tài)，后者是使檢流計處于使用狀態(tài)使用的。 “電計”按鈕：接通電橋電路按鈕開關(guān)，按下時電路接通，松開時自動彈起，電路斷開。調(diào)節(jié)電橋平衡時一般應(yīng)采取“躍按”法，即一按一松，按下時觀察檢流計的偏轉(zhuǎn)情況 圖15-5 ac5型指針式檢流計 實(shí)驗(yàn)步驟 （一）清點(diǎn)主要儀器：1電阻箱（3個） 2穩(wěn)壓電源（ ） 3滑線變阻器(2個 ) 4檢流計（ ） 5待測電阻板（ ） 6開關(guān)（ ）7箱式電橋（ ） 8導(dǎo)線( )（二）按圖15-6測量電路安置儀器，連接電路（三）測量電阻并測量電橋的靈敏度1考察比率臂與電橋靈敏度的關(guān)系1）檢查線路；合上k，接通電源，電源電壓取，

11、r1=200, r2=200，待測電阻取200。2）逐漸減小rp（直到為零），同時圖15-6 ，測量電路調(diào)節(jié)r3，使檢流計指針指零，然后逐漸減小rg（直到為零）, 同時調(diào)節(jié)r3，使檢流計指針再次指零，記錄下r3的值填入表（1）中。3）改變r3至r3，使檢流計指針偏轉(zhuǎn)1格，記錄下r3 的值，其中r3=| r3-r3|，1.0div。4)使電源電壓升高至3.0v時, 重復(fù)上述中的(1)(2)(3),讀取檢流計偏轉(zhuǎn)格數(shù),記入下表(2)中。5)調(diào)節(jié)r1=2000, r2=2000,重復(fù)上述中的(1)(2)(3),將數(shù)據(jù)填入表（1）中。6) 調(diào)節(jié)r1=200, r2=20,重復(fù)上述中的(1)(2)(3),將數(shù)據(jù)填入表（1）中。7) 調(diào)節(jié)r1=200, r2=2,重復(fù)上述中的(1)(2)(3),將數(shù)據(jù)填入表（1）中。2考察電壓與電橋靈敏度的關(guān)系.用箱式電橋測電阻選擇倍率分別為1:1,1：10，10：1，測量待測電阻.調(diào)節(jié)r3,使檢流計偏轉(zhuǎn)一格,記下r3,將數(shù)據(jù)記錄下來，表格自制。(四)列數(shù)據(jù)表格51 綠200 紅3000 橙75000 紫1000010