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    物理实验报告91442

    时间：2020-08-18 22:13:30 来源：蒲公英阅读网 本文已影响人 蒲公英阅读网手机站

    相关热词搜索：物理实验 报告

    　直流电桥测量电阻

    　实验简介

    　直流电桥是一种用比较法测量电阻的仪器，主要由比例臂、比较臂、检流计等构成桥式线路。测量时将被测量量与已知量进行比较而得到测量结果，因而测量精度高，加上方法巧妙，使用方便，所以得到了广泛的应用。

    　电桥的种类繁多，但直流电桥是最基本的一种，它是学习其它电桥的基础。早在 1833 年就有人提出基本的电桥网络，但一直未引起注意，直至 1843 年惠斯通才加以应用，后人就称之为惠斯通电桥。单臂电桥电路是电学中很基本的一种电路连接方式，可测电阻范围为 1~106 Ω。

    　通过传感器，利用电桥电路还可以测量一些非电量，例如温度、湿度、应变等，在非电量的电测法中有着广泛的应用。本实验是用电阻箱和检流计等仪器组成惠斯通电桥电路，以加深对直流单臂电桥测量电阻原理的理解。

    　本实验的目的是通过用惠斯通电桥测量电阻，掌握调节电桥平衡的方法，并要求了解电桥灵敏度与元件参数之间的关系，从而正确选择这些元件，以达到所要求的测量精度。

    　实验原理 电阻按其阻值可分为高、中、低三大类，R≤1Ω的电阻为低值电阻，R>1MΩ的称高值电阻，介于两者之间的电阻是中值电阻，通常用惠斯通电桥测中值电阻。

    　1、惠斯通电桥的工作原理 惠斯通电桥原理，如图 1 所示。

    　图 1

    　惠斯通电桥原理图 2、电桥的灵敏度 电桥是否平衡，是由检流计有无偏转来判断的，而检流计的灵敏度总是有限的，假设电桥在 R 1 /R 2 =1 时调到平衡，则有 R x =R 0 ，这时若把 R 0 改变一个微小量△R 0 ,则电桥失去平衡，从而有电流 I G 流过检流计。如果 I G 小到检流计觉察不出来，那么人们会认为电桥是平衡的，因而得到 R x =R 0 +△R 0 ，△R 0 就是由于检流计灵敏度不够高而带来的测量误差△R x 。引入电桥的灵敏度，定义为

    　式中的△R x 是在电桥平衡后 R x 的微小改变量（实际上若是待测电阻 R x 不能改变时，可通过改变标准电阻 R 0 的微小变化△R 0 来测电桥灵敏度），△n 是由于△R x 引起电桥偏离平衡时检流计的偏转格数，△n 越大，说明电桥灵敏度越高，带

    　来的测量误差就越小。S 的表达式可变换为

    　其中 S 1 是检流计自身的灵敏度， 由线路结构决定，故称电桥线路灵敏度，理论上可以证明 S2 与电源电压、检流计的内阻及桥臂电阻等有关。

    　3、 交换法（互易法）减小和修正自搭电桥的系统误差 自搭一个电桥，不考虑灵敏度，则 R 1 、R 2 、R 0 引起的误差为

    　为减小误差，把图 1 电桥平衡中的 R 1 、R 2 互换，调节 R 0 使 I G =0，此时的 R 0 记为 R 0’ ,则有

    　这样就消除了 R 1 、R 2 造成的误差。这种方法称为交换法，由此方法测量 R x 的误差为

    　即仅与电阻箱 R 0 的仪器误差有关。若 R 0 选用具有一定精度的标准电阻箱，则系统误差可以大大减小。

    　 实验仪器

    　本实验用到的实验仪器有：电压源、滑线变阻器（2 个）、四线电阻箱（3 个）、检流计、待测电阻、电源开关、电桥箱。

    　实验内容

    　1、自组直流电桥 1) 按下图所示实验电路图正确连线。

    　图 2 直流电桥实验电路图 2) 线路连接好以后，检流计调零。

    　3) 调节直流电桥平衡。

    　4) 测量并计算出待测电阻值 Rx，微调电路中的电阻箱，测量并根据电桥灵敏度公式:S=△n/(△Rx/ Rx)或 S=△n/(△R0/ R0)计算出直流电桥的电桥灵敏度。

    　5) 记录数据，并计算出待测电阻值。

    　2、箱式直流电桥 1) 使用内接电源和内接检流计,按照实验电路图连线。

    　2) 线路连接好以后，检流计调零。

    　3) 调节直流电桥平衡。

    　4) 测量并计算出待测电阻值 Rx，微调电路中的电阻箱，测量并根据电桥灵敏度公式: 或 计算出直流电桥的电桥灵敏度。

    　记录数据，并计算出待测电阻值。

    　数据记录

    　 未知电阻阻值 Rx=484Ω

    　 电桥灵敏度 S=14.33

    　 思考题

    　如果取桥臂电阻 R 1 = R 2 ，调节 R 0 从 0 到最大，检流计指针始终偏在零点的一侧，这说明什么问题？应作怎样的调整，才能使电桥达到平衡？

    　答：R

    　0 的最大阻值没有达到 Rx 的阻值；应该适当减小 R2/R1 的值重新测量。

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