5惠斯登电桥实验报告模板.doc

惠斯登电桥 一、实验目的 1．掌握用惠斯登电桥测电阻的原理和方法 2．了解电桥灵敏度的概念与测量不确定度的关系 二、实验原理及方法 惠斯登电桥原理简述 惠斯登电桥的原理如图1所示。如果B、D两点的电位相等，检流计中没有电流通过，此时电桥达到平衡。此时有 （1） 式子中，k= R1/ R2，称为比率臂的倍率，R3 称为比较臂。 式（1）称为电桥的平衡条件。由此测出未知电阻。 2. 惠斯登电桥测电阻 如图1所示，被测电阻Rx和两个固定电阻R1，R2及一个可调电阻R3（称为比较臂），组成一个四边形。四边形每一个边称为一个“桥臂”。合上K1后给电桥的四个臂供电，合上K2，接通检流计。由检流计中是否由电流通过可以判断电桥B、D两点的电位VB及VD是否相等。 设通过桥臂R1、R2、R3、Rx的电流分别为I1、I2、I3、Ix。当电桥平衡时，IG=0，且VB＝VD，有 VAB＝VAD，VBC＝VDC； Ix＝I3，I1＝I2 于是 IxRx＝I1 R1,, I3 R3＝I2 R2 即 ： 由此得（1）式。可见，电桥平衡条件与工作电流I的大小无关。因此，用电桥法测电阻的突出优点是： 用电桥法测电阻，只要检流计足够灵敏，且选用标准电阻为桥臂，通过与标准电阻相比较，即可以确定待测电阻的大小。 电桥电路中，不用电压表，电流表，只用一只检流计作为指零装置，并不要求提供读数，只要检流计灵敏度足够即可。 3. 惠斯登电桥的调节方法 调节电桥平衡的方法有两种，一种是比率臂的倍率固定的，调节R3，使电桥达到平衡；另一种是保持R3不变，调节倍率k的值。 5.滑线式惠斯登电桥 滑线式惠斯登电桥(也叫板式电桥)结构如图2所示。其基本特征是采用一根均匀电阻AC作比率臂电阻R1和R2，而D点是可以沿着电阻丝AC滑动的。 因为电阻丝处处均匀，则比率臂的比率为 所以，移动电键，改变D点位置，即改变l1和l2的比值。当电桥平衡时，将上式代入（1）式得 图3 内 G 外 G B RX ×1000 0.001 1000 10 0.1 ×100 ×10 ×1 倍率 工作电源 检流计 QJ23型 (3) 由于l1＋l2＝l为定长，有 (4) 实验时适当选择R3的阻值，然后通过改变长度l1??测出Rx。 6．QJ23型箱式惠斯登电桥 板式电桥对于了解电桥的工作原理形象而直观，但是在实际工作中使用的是便于携带、使用方便、准确度高的箱式电桥。 图3为.QJ23型箱式电桥的面板示意图。板面下方有四个标有“”、 “”、 “”和“”的旋钮，是用来调节比较臂的电阻，若这四个旋钮分别指在“”、 “”、 “”、 “”，则比较臂电阻为。面板右上角的旋钮用来调节比率，它分7档，测量时应根据被测电阻选择适当的档位。选择原则是使比较臂电阻中“”位的示数不为零,使测量值有4位有效位数。 面板右下角有两个“Rx”的接线柱，用来接被测电阻。左侧下方有三个接线柱，使用箱内的检流计时，用连接片将“外接”两个接线柱短接；外部需要加接检流计时，先用连接片将“内接”两个接线柱短接，再将“外接”两个接线柱和外部检流计相连。应该特别注意，在使用完毕后必须用连接片将“内接”两接线柱短接，以保护电流计。 面板下方两个写着“B”和“G”的按钮，前者用来接通电源支路，后者用来接通电流计（也叫检流计）支路，即分别是电源和电流计的开关按钮。在测量时应该先按下“B”，然后点触“G”，观察电流计指针是否在0处，即电桥是否平衡，然后松开“G”，再松开“B”。在特殊情况下，若需要长时间地接通电源或者电流计，可以在按下“B”或“G”后再逆时针转动一定角度就能实现。 被测电阻Rx由下式计算： Rx＝比率×R3 （5） 比率和R3均可以由面板读出。 三、实验仪器 QJ23型电桥，滑线式电桥，电阻箱，检流计，滑线变阻器，直流稳压电源等。 四、实验内容与步骤 （1）注意事项 ①测量过程中，电路不能长时间接通，以免线路中某些原件因为过热而使阻值改变。 ②观察电桥平衡应该采用“点触法”，观察后应该断开检流计再进行调节。 （2）用滑线式惠斯登电桥测量电阻Rx ①按照图1接好电路，并把滑动变阻器R0和电阻箱Rt的阻值调到最大。 ②用万用电表粗测Rx的大小，或者由电阻标称值读出Rx，然后选取R3，使其接近Rx