惠斯通电桥法测量电阻.doc

单位： 专业： 学号： 姓名： 惠斯通电桥法测电阻 【说明】本实验是大学生比较容易理解并完成的，原理简单，实验操作简单 摘要：根据平衡电桥的原理，利用公式：Ｒ1／Ｒｘ＝Ｒ2／Ｒ0。当桥式电路的BD之间的电压为0 【实验目的】 （1）掌握用惠斯通电桥测电阻的原理 （2）正确应用复射式光点检流计 （3）了解惠斯通电桥的应用 【实验原理】 1.电桥简介 如图1，由Ｒ1、Ｒ2、Ｒ0、Ｒx四个电阻连成的一个四边形，组成的电路称为电桥，每一边称为电桥的一个臂，ＢＤ称为“桥”。 根据所使用的电源，电桥可以分为直流电桥和交流电桥，而直流电桥又分为单臂电桥和双臂电桥。单笔电桥又称为惠斯通电桥，双臂电桥又称为开尔文电桥。惠斯通电桥可以用于中值电阻（1～106欧姆）的精确测量。开尔文电桥可以用于低值电阻（10-3～1欧姆）的精确测量。交流电阻除了测量电阻外，还可以测量电容、电感等电学量。通过传感器，利用电桥电路还可以测量一些非电学量。 由于电桥具有灵敏度和准确度高、结构简单、使用方便等特点，所以电桥法是电磁学实验中的最重要的测量方法之一，在测量技术中有广泛的应用。 2.利用直流单臂电桥测电阻的原理 用三个可调的标准电阻箱R1、R2、R0和待测电阻ＲＸ组成电桥，桥间连接一个检流计G，如图所示.接通电源和检流计开关KE、KG时，流过R1、R2、R0、Rｘ、Ｇ的电流分别是Ｉ1、Ｉ2、Ｉ0、Ｉｘ、Ｉｇ。适当调解Ｒ1、Ｒ2、Ｒ0的电阻值，使通过检流计的电流Ig为零，此时桥两端的B点和D点电位相等，称电桥达到平衡。 当电桥平衡时，由欧姆定律可得 Ｉ1Ｒ1＝Ｉ2Ｒ2 （1） ＩｘＲｘ＝Ｉ0Ｒ0 （2） 由于Ｉｇ＝０，所以有Ｉ1＝Ｉｘ，Ｉ2＝Ｉ0。 将式（1）与（2）得 Ｒ1／Ｒｘ＝Ｒ2／Ｒ0 （3） Ｒｘ＝（Ｒ1／Ｒ2）*Ｒ0＝ＫｒＲ0 （4） 式子中的Ｋｒ＝Ｒ1／Ｒ2，叫做倍率或比例系数。式（3）和（4）称为电桥的平衡条件。电桥调节平衡后，通过三个标准的电阻箱的阻值可以计算出待测电阻的阻值。 调节电桥平衡的一般方法是先调节Ｒ1／Ｒ2的比值为某一合适的值，如1：1保持Ｒ1／Ｒ2不变，再调节电阻Ｒ0。 【实验仪器】 直流稳压电源、电阻箱（ＺＸ21型，0.1级3只）、检流计Ｇ（ＡＣ5／1型或其他型）、电阻（2个）、滑动变阻器、开关（2个）、桥式电路（ＱＪ23型，0.1级）、导线若干。 【实验内容】 1.敞式电桥 （1）熟悉仪器，调整仪器： 检流计：调准检流计的零点，选取较大的检流计的量程；直流稳压电源输出电压调为5伏。 （2）按图2接好电路。注意将保护检流计的滑动变阻器Rh阻值调到最大（检流计允许通过的电流在10-4A以下）。 （3）调节电桥平衡。调节Ｒ1、Ｒ2（几千欧姆左右），选取倍率Ｋｒ，接通ＫE。先取Ｒ0值大时，瞬间接触检流计开关ＫG，观看指针偏转方向；再取Ｒ0小时，在瞬间接触检流计开关KG，观看指针偏转方向，掌握Ｒ0值大或小时指针的偏转规律，按照这个规律调节Ｒ0使检流计（Ｇ）的指针指零，每次调节时，都要瞬间接触Ｋｇ，如果指针跑出格外，要立即断开ＫG。逐渐减小ＲE和检流计的量程，调节电阻箱Ｒ０的值，始终保持检流计指针指零，直至RE较小到零、检流计的量程为合适值时，检流计指针仍指零点。记录此时的R1、R2、R0的值，填入表1中。 表1 电阻单位：? R1 Ｒ２ Ｒ０ Ｒｘ Ｒｘ1 2000 2000 800 800 Ｒｘ2 2000 2000 1000 1000 Ｒ串 1800 Ｒ并 444.4 （4）将Rx1换上另一个待测电阻Rx2，重复前而的测量过程。 （5）测Rx1和Rx2两电阻的串联值。 （6）测Rx1和Rx2两电阻的并联值。 （7）根据（4）式计算待测电阻月。Rx1、Rx2，以及Rx1,和Rx2的串并联值R串和R并 （8）估算各电阻值的不确定度，写出测量结果的完整表达式。 （9）关刚电源，整理仪器。 R2 R2 2．箱式电桥测电阻 【重点和难点】 重点是惠斯通电桥测电阻的原理；难点是惠斯通电桥的连接方法和平衡的调节方法。 【注意事项】 1电桥通电前，注意电源电压的取值，检流计的档位在“非线性档”（或大档位），保 护检流计的滑线电阻器Rh阻值要调到最大； 2接好线蹄，经教师检查无误后方可通电实验。 3标准电阻箱R1、R2.的阻值取几千欧左右，即中值电阻范围，不可太小； 4调节电桥平衡刚，检流计开关Kg瞬间接触。Ｒｈ值和检流计的量程要逐渐减小，直 至减到最小时，检流计指针仍指零点，电桥平衡。 【实验过程】 略。 【实验说明】由于本实验缺少实验仪器只能用简单器件代替。 【参考文献】 [1] 工