电磁学专题试验.PDF

第七章 电磁学专题实验 电磁测量是物理实验中最重要的基础内容之一，在生产﹑生活和科学实验中 有着广泛的应用。随着科学技术的发展，电磁测量仪器的发展也很快，从早期的 指针式仪表发展到数字化仪器，仪器的灵敏度和精确度有了很大的提高。尽管如 此，现代测量技术的基础仍然是电磁学的基本原理。本部分学习的内容包括直流 电测量中检流计﹑电桥﹑电位差计的应用以及磁测量的基本方法等。通过这部分 实验的学习，可以掌握电磁测量的基本仪器﹑仪表和实验方法，了解电磁测量方 法在实际工作中的应用。 实验 E1 惠斯通电桥法测量电阻 电桥是一种用比较法进行测量的仪器，测量时将被测量与已知量进行比较得 到测量结果，因而测量精度较高。电桥可分为直流电桥和交流电桥两大类，直流 电桥又可进一步分为直流单臂电桥和直流双臂电桥两种，前者适用于测量中值电 阻(几欧姆到几百千欧姆) ，后者适于测低值电阻(1Ω 以下) 。直流单臂电桥亦称惠 斯通电桥，是电桥中最基本的一种，本实验通过用惠斯通电桥测量电阻，来掌握 调节电桥平衡的方法，为分析其它电桥的原理和使用方法奠定基础。 实验目的 1. 了解惠斯通电桥的构造和测量原理。 2. 掌握用惠斯通电桥测电阻的方法。 3. 了解电桥灵敏度的概念及其对电桥测量 准确度的影响。 实验仪器 滑线式电桥，箱式电桥，检流计，电阻箱， 滑动变阻器，待测电阻，电源，开关等。 实验原理 1. 惠斯通电桥的测量原理 图E1-1 惠斯通电桥原理线路图 190 如图 E1-1 所示，由标准电阻R 、R 、R 和待测电阻R 组成一个四边形， 0 1 2 x 每一条边称为电桥的一个臂，在对角 A 、B 之间接电源E ，对角C、D 之间接入 检流计 G 。适当调节R 、R 、R 阻值，可以使检流计 G 中无电流流过，即C、D 0 1 2 两点等电位，电桥达到平衡，平衡时： I R I R 1 1 x x I R I R (E1-1) 2 2 0 0 此时，检流计 G 无电流流过，所以 I 1 I 2 I x I 0 (E1-2) 由(E1-1)、(E1-2)两式比较可得电桥的平衡条件为 R Rx 1 R0 KR0 (E1-3) R 2 其中比例系数K 称为比率或倍率。 由此可见：只要知道电桥平衡时R0 和R1 R2 的值即可求得Rx 。所测阻值Rx 的准确度仅由R 、R 、R 的准确度决定。 0 1 2 实验中所使用的仪器： (1) 滑线式惠斯通电桥 滑线式惠斯通电桥的原 C 理图见图 E1-2 。A 、B 、 是 装有接线柱的厚铜片(其电阻 可忽略) ，它们相当于图E1-1 C A、B 中的A 、B 、 三点。 之间用一根长度为 L 100cm ，截面积和电阻率 图E1-2 滑线式电桥原理图 都均匀的电阻丝代替R 、R ， 1 2 电阻丝上装有接线柱的滑键相当于图E1-1 中的D