07单双臂电桥2010.docVIP

实验名称： 单、双臂电桥测电阻 姓 名 学 号 班 级 桌 号 实验地点：第一实验楼401/403室 实验日期 2 0 年 月 日 时 段 一、实验目的： 1．掌握用惠斯登电桥及开尔文电桥精测电阻的原理和使用方法 2．掌握线路连接和排除简单故障的技能 3．理解电桥灵敏度的概念并学会测量 三、实验仪器： 电阻箱（ZX21型，0.1级3只），滑线变阻器，待测电阻（1Ω以下、×102Ω、×103Ω电阻各一只），检流计（AC5/1型），直流稳压电源，单刀开关，双刀换向开关，箱式电桥（QJ60型，0.1级），箱式双臂电桥，导线若干。 三、实验原理 1．惠斯登电桥测电阻 图1 惠斯登电桥原理图 (1)在图1框中画出惠斯登电桥的电路图。电桥的四个臂是指： 。在CD端加上直流电压，AB间串接检流计G，用来检测其间有无电流（A、B两点有无电位差）。“桥”指 段线路，它的作用是 。当A、B两点电位相等时，检流计中无电流通过，称电桥达到了平衡。这时，电桥四个臂上电阻的关系为： （1） 上式称为电桥平衡条件。若R0的阻值和R1、R2的阻值（或R1/ R2的比值）已知，即可由上式求出Rx。调节电桥平衡方法有两种：一种是保持R0不变，调节 的比值；另一种是保持R1/ R2不变，调节电阻 ，本实验用后一种方法。 （2) 电桥灵敏度 引入电桥灵敏度S概念的原因是 S的物理意义是： 。 定义相对灵敏度S相为： 。另外，电桥四臂的相对灵敏度相同，由相对灵敏度带来的误差也相同。在测电桥的相对灵敏度时，可以通过测 来得到电桥的相对灵敏度。 2．开尔文电桥的测量原理 当被测电阻较小（1Ω以下）时，测量电路中用连接导线电阻和各接线端钮的接触电阻（附加电阻）的影响不能忽略。开尔文电桥的设计克服了附加电阻对结果的影响，能够测量1Ω~10-5Ω的低值电阻。其原理见图2。 图 2 开尔文电桥原理图 开尔文电桥在惠斯登电桥的基础上，又引入R3、R4电阻，形成双桥（故称双臂电桥或称开尔文电桥），r1、r2、r3、r4、r代表各段线路的附加电阻(10-3～10-5Ω)，被测电阻Rxl和标准电阻RN之间的附加电阻都包含在电阻r的支路内。调整R1、R2、R3、R4，使检流计中无电流通过（电桥平衡），这时A、B两点电位相等。由基尔霍夫定律有： （r1R1, r2R2 ,r3R3, r4R4,I1I, I2I） 当满足时，r对测量结果的贡献为零，从而有： 图 3 惠斯顿电桥接线图 四、实验内容 1．用自组惠斯登电桥测两未知电阻值及相应的电桥灵敏度 按图3接线自搭惠斯登电桥。图中R/是 防止 。R是滑线变阻器，由滑动端B将其分为R1和 R2，作为电桥的两个臂；K3是双刀换向开关，其作用是在不需要拆线路的情况下 。 (1) 工作条件：电源电压取4伏；B点在中间附近； (2) 测量电阻时采用交换法，即将K3打到一边，调整 ，使电桥平衡后有： ； B点不变，将Rx 、R0互换位置（将K3打到另一边）再调整R0为，使电桥平衡后有： 。 利用交换法得到电阻阻值为： (3) 测电桥的相对灵敏度S相。在电桥平衡时改变R0，使检流计偏转3~5格，计算出S相。 2．用箱式电桥测两未知电阻值及其串并联的阻值 根据待测电阻阻值的大小选择适当的比例臂，使比