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实验报告惠斯通电桥测电阻
电子信息与机电工程 学院 普通物理实验 课 实验报告
07 级 电子(1) 班 2B 组 实验合作者 实验日期 2008年4月16日
姓名: 学号 号 老师评定
实验题目: 惠斯通电桥测电阻
实验目的:
了解电桥测电阻的原理和特点。
学会用自组电桥和箱式电桥测电阻的方法。
测出若干个未知电阻的阻值。
实验仪器
仪器名称 直流电源 滑线变阻器1 滑线变阻器2 检流计 型号 DH1718C J2354 J2354 AC5/2 规格 0-30V 5A 100Ω 1000Ω 1×10-8A/div 电阻箱的型号、规格及各档的等级
电阻箱 型号 规格 ×10000 ×1000 ×100 ×10 ×1 ×0.1 ×0.01 R2 ZX38A/10 11111Ω 无 0.1 0.1 0.2 0.5 2 5 R3 ZX25a 11111Ω 无 0.02 0.02 0.05 0.2 2 5 R4 ZX21a 111111Ω 0.1 0.1 0.2 0.5 2.0 5.0 无 实验原理:
桥式电路的基本结构。
电桥的构成包括四个桥臂(比例臂R2和R3,比较臂R4,待测臂Rx),“桥”——平衡指示器(检流计)G和工作电源E。在自组电桥线路中还联接有电桥灵敏度调节器RG(滑线变阻器)。
电桥平衡的条件。
惠斯通电桥(如图1所示)由四个“桥臂”电阻(R2、R3、R4、和Rx)、一个“桥”(b、d间所接的灵敏电流计)和一个电源E组成。b、d间接有灵敏电流计G。当b、d两点电位相等时,灵敏电流计G中无电流流过,指针不偏转,此时电桥平衡。所以,电桥平衡的条件是:b、d两点电位相等。此时有
Uab=Uad,Ubc=Udc,
由于平衡时,所以b、d间相当于断路,故有
I4=I3 Ix=I2
所以
可得 或
一般把称为“倍率”或“比率”,于是
Rx=KR4
要使电桥平衡,一般固定比率K,调节R4使电桥达到平衡。
自组电桥不等臂误差的消除。
实验中自组电桥的比例臂(R2和R3)电阻并非标准电阻,存在较大误差。当取K=1时,实际上R2与R3不完全相等,存在较大的不等臂误差,为消除该系统误差,实验可采用交换测量法进行。先按原线路进行测量得到一个R4值,然后将R2与R3的位置互相交换(也可将Rx与R4的位置交换),按同样方法再测一次得到一个R’4值,两次测量,电桥平衡后分别有:
联立两式得:
由上式可知:交换测量后得到的测量值与比例臂阻值无关。
电桥灵敏度
电桥灵敏度就是电桥偏离平衡状态时,电桥本身的灵敏感反映程度。在实际测量中,为了便于灵敏度的测量和计算灵敏度对测量结果的影响,多数用电桥的相对灵敏度,用S表示。其定义为
物理意义:桥臂电阻的单位相对变化所引起的灵敏电流计的偏转格数。
正确使用箱式电桥。
本实验使用的是QJ23a型电桥,仪器自带工作电源和检流计实验时不需外接(电源和检流计)。
测量时先根据待测电阻的粗测值(用万用电表粗测)选取恰当的比例系数(倍率)Kr,选取的原则是在测量时应将测量盘电阻R4的各个刻度盘都用上,保证测量值有足够的有效数字,再将金属柱开关由“外接”位置换接至“内接”位置。
仪器面板上标有B、G字母的按钮,分别表示电源和检流计开关,使用时应断续接通。接通时应先按B钮(先接通电源),再按G钮(后接通检流计);断开时则应先断G钮(先断开检流计),再断开B钮(后断开电源)。测量完毕后应将短路金属柱重新换接至“外接”位置上。要严格遵守此操作程序,否则,极易损坏检流计。
测量中检流计的保护。
检流计作为平衡指示器,其允许通过的电流非常小,因此在实验过程中特别强调保护检流计。
用自组电桥测量时,应根据待测电阻Rx值,调R4与Rx近似,调节电桥平衡时,要遵循先粗后细的原则,粗测时,先将RG调至最大,在电桥支路上串入高阻R减小通过检流计的电流;初步平衡后,再将Rn调至最小,并将R短接进行细测。
用箱式电桥测量时,应根据待测电阻Rx的值,选取适当的倍率Kr,并调Rs与Rx近似,调平衡时,严格执行先接通B(电源),后接通G(检流计);先断开G,后断B的操作程序,实验完毕后应及时将“内接”短路。
自组电桥线路中RG的作用。
滑线变阻器(RG)作为限流器串接于电源回路中,不仅用于调节桥臂电流的大小,而且还对电桥灵敏度起着调节作用。
粗测时,将其阻值调至最大,使桥臂电流
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