物理实验_用惠斯通电桥测电阻_实验报告.doc

WORD格式整理 专业知识分享 班 级___信工C班___ 组 别______D______ 姓 名____李铃______ 学 号_1111000048_ 日 期___2013.4.24__ 指导教师___刘丽峰___ 【实验题目】_________用惠斯通电桥测电阻___ 【实验目的】 1、掌握惠斯通(Wheastone)电桥测电阻的原理； 2、学会正确使用惠斯通电桥测量电阻的方法； 3、了解提高电桥灵敏度的几种方法； 4、学会测量单电桥的灵敏度。 【实验仪器】 QJ- 23型箱式电桥，滑线电阻，转柄电阻箱(0～99999.9Ω)，检流计，直流电源，待测电阻，开关，导线若干。 【实验原理】 1．惠斯通电桥测量电阻的原理 图5.1是惠斯通电桥的原理图。图中R1、R2和R0是已知阻值的电阻，它们和被测电阻Rx连成一个四边形，每一条边称作电桥的一个臂。四边形的对角A和B之间接电源E；对角C和D之间接有检流计G，它像桥一样。电源接通，电桥线路中各支路均有电流通过。当C、D两点之间的电位不相等时，桥路中的电流IG≠0，检流计的指针发生偏转；当C、D两点之间的电位相等时，“桥”路中的电流IG=0，检流计指针指零，这时我们称电桥处于平衡状态。 当电桥平衡时，， 两式相除可得到Rx的测量公式 (5-1) 电阻R1R2为电桥的比率臂，R0为比较臂，Rx为待测臂。 只要检流计足够灵敏，等式(1)就能相当好地成立，被测电阻值Rx可以仅从三个已知电阻的值来求得，而与电源电压无关。由于R1、R2和R0可以使用标准电阻，而标准电阻可以制作得十分精密，这一过程相当于把Rx和标准电阻相比较，因而测量的准确度可以达到很高。 2．电桥的灵敏度 电桥平衡后，将R0改变△R0，检流计指针偏转△n格。如果一个很小的△R0能引起较大的△n偏转，电桥的灵敏度就高，电桥的平衡就能够判断得更精细。 电表（检流计）的灵敏度是以单位电流变化量所引起电表指针偏转 的格数来定义的，即 （5-2） 同样在完全处于平衡的电桥里，若测量臂电阻Rx改变一个微小量△Rx，将引起检流计指针所偏转的格数△n，定义为电桥灵敏度，即 （5-3） 但是电桥灵敏度不能直接用来判断电桥在测量电阻时所产生的误差，故用其相对灵敏度来衡量电桥测量的精确程度，即有（5-4） 定义为电桥的相对灵敏度。它反映了电桥对电阻相对变化量的分辨能力，实验中可以据此测出所用电桥的灵敏度。可以证明改变任何一个桥臂，电桥的相对灵敏度都是相同的。 (5-5) 当电桥处于平衡点附近，且为微小量时，可以得到 (5-6) 由(5-6)式分析可知： (1)电桥灵敏度S与检流计的灵敏度成正比，检流计灵敏度越高电桥的灵敏度也越高。 (2)电桥的灵敏度与电源电压E成正比，为了提高电桥灵敏度可适当提高电源电压E。 (3)电桥灵敏度随着四个桥臂上的电阻值的增大而减小，随着()的增加而减小，臂上的电阻阻值选得过大，将大大降低其灵敏度，臂上的电阻阻值相差太大，也会降低其灵敏度。 以上结论为改善电桥相对灵敏度指出了方向，需要指出，在运用提高电源电压和减小桥路各臂阻值以便提高电桥相对灵敏度，千万不要使各臂电阻的负载超过其额定功率，不然将会损坏各臂电阻。 同时一般成品电桥为了提高其测量灵敏度，通常都安装有外接检流计与外接电源接线柱。但是外接电源电压的选定不能简单为提高其测量灵敏度而无限制地提高，还必须考虑桥臂电阻的额定功率，不然就会出现烧坏桥臂电阻的危险。 【实验内容】 一、用自组惠斯通电桥测电阻 测量的电路图如图5.1所示，图中R1、R2和R0均为旋臂电阻箱，Rx为待测电阻，滑线变阻器的作用是来调节加在电桥两端的电压大小。具体的实验步骤如下： 1.首先用万用表粗测出待测电阻的大小，然后选择合适的比例 2.调节电源的输出旋钮，使其输出相对较低的电压，调节R0使检流计指针不偏转，再调高电源的输出电压，继续调节R0使检流计指针不偏转，记下此时R0的数值，利用公式（5-1）计算出待测电阻值。 3.对于同一个被测电阻，使用三个不同的比例臂，重复步骤(2)进行测量，取三次测量的平均值即为最终的值。填写以下表格： 待测电阻 标称值(?) 比率 (?) (?) (?) （交换,）(?) (?) 50 0.1 100 1000 800 1 1000 1000 2000 1 3000 30