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1、直流电桥摘要：通过学习直流电桥实验，我们初步了解惠斯通电桥和开尔文电桥的构造以及便用原理，并掌握了用直流电桥來测量电阻的方法，分析实验误差并提出自己对实验方法的一些思考。关键词：言流电桥；电阻；谋差DirectCurrentBridgeAbstract:Throughthestudyofdirectcurrentbridgeexperiment,wepreliminaryunderstoodthestructuresandtheprinciplesofwheatstonebridgeandkelvi
2、nbridge,andImasteredthemethodtomeasuretheresistancebyusingdirectcurrentbridge,analyzingtheerrorandthecorrespondingexperimentalmethodforsomethoughts・keywords:directcurrentbridge;resistance;mcasurcmcnterrors于是IJ=邛直流电桥是川比较法测量物理量的电磁学基本测量仪器。同时电桥的测量准确度高、稳定性
3、好,所以被广泛用于电磁测量、自动调节和自动控制中。本实验中采用的是惠斯通电桥和用于测量小电阻的开尔文电桥。本文的H的在于分析直流电桥测量电阻的原理，并对实验中产生的谋差作比较与分析。1直流电桥1.1实验仪器惠斯通电桥，开尔文电桥，直流稳压电源，变阻箱4个，检流计，电源换向开关，检流计开关,待测电阻。1.2实验原理1.2.1惠斯通电桥线路原理如下图所示，若待测电阻Rx和标准电阻R并联，因并联电阻两端的电压相等图中Ra、Rb和R是已知阻值的标准电阻,它们和被测电阻R”连成一个四边形，每一条边称作电桥的
4、一个臂。A和C之间接有电源E,B和D之间接有检流计G。若调节R使检流计屮电流为零，这时BD两点的电位相等，电桥达到平衡，可得1.2.4开尔文电桥双臂电桥的原理iRx=JR、iR&~i2Rb化简可得QPNM这样就把待测电阻Rx的值川三个电阻值表示了出來，式中k=Ra/Rb称为比率臂或倍率。只要检流计足够灵敏，等式就能相当好地成立，被测电阻值R可以仅从三个标准电阻的值来求得，而与电源电压无关。用电桥的平衡原理测电阻的准确度很高，大大优于伏安法测电阻。1.2.2电桥的灵敏度电桥灵敏度定义为:为了测定低
5、电阻，就必须消除接线和接线端处的接触等附加电阻I•的影响，为此将惠斯通电桥线路加以改变，即构成所谓开尔文双槽电桥，如右图所示。图中Cl'P1‘P2ZC2‘为被测低电阻的四个接线端，Cl、Pl、P2、C2为仪器的4个接线端钮,Pl7P2‘之间部分为待测低电阻Rx,R为标准低电阻（亦有四个接线端MNFQ）Ora>rA和F分别为各处的接线和接线端处的附加电阻。「代表线路P2‘C2,C2、Q、P及接头处的附加电阻Z和。具体推导公式如下：A77R[R△R为改变的阻值△n为指针偏转的格数电桥的灵敏度•电源电压
6、、检流计灵敏度、检流计内阻、桥膺总电阻、桥臂电阻Z比等因数有关。其理论计算公式如下e_S检流计•E0相对—p二（Rx+R+Ra+Rb）+Rv2+（—+—）xLRbRx」1.2.3电桥存在的系统误差及其消除方法1.换臂法当比率臂K=1时,取Ra=Rb,调节R,使电桥平衡,记为Ro；交换R（）和Rx（或Ra和Rb），再调节R使电桥平衡，记为R（；。心=qrr用上式计算可以消除不等臂谋差。2.反接法改变电源方向来抵消“寄牛电动势”。两式相除得:RxRRbRb选号肿塑殊-iR则山下式可以测得Rx：Ra~Rb
7、.RaRb仗皿Q2实验数据分析Rx=KR=0.1x2003.8=200.38实验数据表格及计算待测电阻标称值Rx比率值KRa取值取值电桥平衡时R指针偏转An格指针偏An吋R反接后的R20K1020000.02000.02096.852093.62096.42K12000.02000.01957.651956.31957.72000」200.02000.02003.452005.92004.5200.0120.02000.02035.852032.22036.42.11.惠斯通电桥测量数据:Rx=2
8、0KQK=10电桥平衡时:AnR/R=4770.95
9、(2096.8+2096.4)=2096.6Rx=20QK=0.01电桥平衡吋：斤=丄(用E+欣)=-(2035.8+2036.4)=2036.122Rx=KR=0.01x2036」=20.361cAnS==2610.38AT?/7?其屮S越人，表示任何一个电阻做的微小改变，指针偏转角度越大，说明电桥越灵敏。1.换臂法数据换臂前读数：1957.6换臂后读数：1963.5所以rXRoRo=71957.6x1963
