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直流电桥及其应用实验报告

篇一：惠斯通电桥实验报告

阜阳师范学院大学物理实验报告

学号姓名实验日期教师签字成绩

【实验名称】惠斯通电桥测电阻【实验目的】

（1）掌握惠斯通电桥的基本原理。

（2）学会自组惠斯通电桥测电阻，掌握QJ23型箱式电桥的使用方法。（3）了解直流电桥的灵敏度及影响它的因素，平衡电桥测量电阻的误差来源。

【实验仪器】

Zx21电阻箱、检流计（或数字电压表）、QJ23型箱式电桥、滑线变阻器、待测

电阻、保护电阻、直流稳压电源、导线、开关等。

【实验原理】

（1）惠斯通电桥原理

惠斯通电桥就是一种直流单臂电桥，适用于测中值电阻，其原理电路如图7-4所示。若调节电阻到合适阻值时，可使检流计g中无电流流过，即b、D两点的电位相等，这时称为“电桥平衡”。电桥平衡，检流计中无电流通过，相当于无bD这一支路，故电源e与电阻R1、Rx可看成一分压电路；电源和电阻R2、Rs可看成另一分压电路。若以c点为参考，则D点的电位VD与b点的电位Vb分别为

Vb

?eR?2RRsVD?

e

RRx

s

1?Rx因电桥平Vb

?VD故解上面两式可得

R1Rx

R?2Rs

上式叫做电桥的平衡条件，它说明电桥平衡时，四个臂的阻值间成比

例关系。如果R

RR1

x?

Rx为待测电阻，则有Rs2

。选取R1、R2简单的比例如（1?1

，

1?10，10?1等)并固定不变，然后调节Rs使电桥达到平衡。故常将R1、R2所在桥臂叫做比例臂，与Rx、Rs相应的桥臂分别叫做测量臂和比较臂。

惠斯通电桥原理图（2）电桥的灵敏度

s?

?n

电桥的灵敏程度定义：

?RsRs灵敏度s越大，对电桥平衡的判

断就越容易，测量结果也越准确。s的表达式

s??n?n

??R?

??I?sR??ss?Ig

?g??RsRs

??s?12

s?

es1

?R?Re?Rg?1?R2?Rs?Rx????1?R??R?g?2Rx????2?R1R?Rs???R?e?xR2????2?R1R?Rs?

?2Rx??

（3）电桥的测量误差

电桥的测量误差其来源主要有两方面，一是标准量具引入的误差，二是电桥灵敏度引入的误差。为减少误差传递，可采用交换法。

交换法：在测定Rx之后，保持比例臂R1、R2不变，将比较臂Rs与测量臂Rx的位置

对换，再调节Rs使电桥平衡，设此时Rs变为R?，则有：Rx?R2

s

RRs?，

由上两式得1

Rx?。

【实验内容】用自组电桥测电阻。

（1）按上电路图连接好电路图。

（2）根据Rx的粗略值选择合适的比率R1/R2。如Rx为千位数阻值，比率R1/R2应选1：10；百位数阻值，则选1：1。另外，为使电桥尽快调到平衡，可先预选Rs的

数值，使其前两位数字与Rx的粗略值相同。接通电源开关K1，当电桥平衡时，记下

Rs值。

（3）用交换法测量：将Rx与Rs的位置交换，重复以上步骤，测出R?s

。（4）求出用交换法测得的

电阻值Rx。

（5）由不确定度传递公式及电阻箱的准确度等级估计Rx的b类不确定度uRx。

【数据表格与数据记录】

交换法测未知电阻的实验数据记录表格

实验数据处理：

由公式Rx?

?102.4=323.03

（欧姆），Rx＇=?1036=1021.4

s?

?n

由公式：

?RsRs带入数据s=407.6s＇=50.35

根据各电阻箱的准确度等级估计Rx的b类不确定度uRx，带入误差传递公式。

2

2

2

2

由误差传递公式:u?Rx?Rx???u?R1???u?R2???u?Rs???0.2?

?R1?????R2?????Rs?????s??

uRx／Rx0.01?1002?(0.1?1000)2?(1?1019)2?(0.2?407.60)2

=0.0012

uRx／Rx

0.01?1002?(0.1?1000)2?(1?1019)2?(0.2?50.35)2

=0.009

uRx=0.0012×323=0.3876uRx＇=0.009×1021.4=9.1926

【小结与讨论】

1)根据实验数据处理结果可知实验精度大致符合实验要求。2)滑键在什么位置时，测量结果的相对误差最小？

答：为了消除由于电阻丝不均匀所产生的误差，我们把Rx和R0的位置对调，重新使电桥处于平衡状