实验十八直流电桥测电阻实验报告.pdf

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1、基础物理实验实验十八直流电桥测量电阻实验十九非平衡电桥测量铂电阻的温度系数实验报告学院：地球与空间科学学院姓名：1100012623张晓晨指导教师：郝建奎时间：2012年11月21日实验十八直流电桥测量电阻一、目的要求1.直流电桥的基本原理；2.直流电桥的灵敏度及影响它的因素；3.平衡电桥测量电阻的误差来源。二、仪器用具电阻箱3个，指针式检流计，碳膜电位器，待测电阻3个，直流稳压电源，单刀双掷开关1个，双刀双掷开关1个，数字万用表1个，导线若干。相关测量仪器的量程与极限误差见表16-1.表18-1实验仪器规格仪器名称量程分度值允差DHJ15HA直流稳压0~18V0.5V电源（提供电

2、压范围）直流指针式检流计-5-15~15div1.6×10A/divAC5/2型0.1%(10Ω,100Ω,1000Ω)直流电阻器ZX960~109999.9Ω0.5%(1Ω)2%(0.1Ω)三、实验原理（一）直流电桥平衡条件如图18-1所示，检流计G对两端点B、D的电位进行比较，当B、D电位相等时，检流计中无电流通过，称电桥达到平衡。电桥平衡时有I=0gRR1=x（18.1）RR20⎛R⎞⎜1⎟R=R（18.2）x0⎜⎟⎝R2⎠如果R,R,R均已知（或R和R/R已知），则当电桥平衡时，可由18.2式求的120012R。x图18-1直流电桥电路图（二）直流电桥平衡测量电阻的误差平衡

3、电桥的测电阻误差有2个来源：（1）桥臂电阻的误差。R的测量误差可用下列不确定度公式估计：x1⎡222⎤2σRx⎛⎜σR1⎞⎟⎛⎜σR2⎞⎟⎛⎜σR0⎞⎟=⎢⎜⎟+⎜⎟+⎜⎟⎥（18.3）Rx⎢⎣⎝R1⎠⎝R2⎠⎝R0⎠⎥⎦式中σ,σ,σ分别是R,R,R的不确定度。为消除R/R的比值误差，可交换R1R2R012012R,R的位置再测，取两次结果的R,R的平均值为R，有12x1x2xR=RR（18.4）xx1x2（2）电桥灵敏度的误差定义电桥灵敏度S∆nS=（18.5）∆RxRx∆Rx它表示电桥平衡后，R的相对该变量所引起的检流计偏转的格数∆n，具体xRx∆R∆R0x测量时，用代替。R

4、R0x电桥灵敏阈是电流计偏转值取分度值（1格）的1/5（0.2格）时所对应的被测量R的变化量δR。电桥灵敏阈δR反映了电桥平衡判断中可能包含的误差，故xxx∆n0.2S==∆RδRxxRRxx又有0.2∆R0.2R∆RδR=x=10（18.6）x∆n∆nR2由（18.3）和（18.6）可得到R的不确定度x1⎡222⎤2()2⎛⎜R0⎞⎟2⎛⎜R0R1⎞⎟2⎛⎜R1⎞⎟2σ=⎢δR+σ+σ+σ⎥（18.7）Rxx⎜R⎟R1⎜R2⎟R2⎜R⎟R0⎢⎣⎝2⎠⎝2⎠⎝2⎠⎥⎦S为检流计灵敏度，则iSEiS=（18.8）⎛RR⎞R+R+R+R+R⎜2+1+0⎟120xg⎜⎟⎝RxR2⎠四、实

5、验装置实验装置如下图所示：图18-2指针式检流计图18-3直流电桥测量电阻实验装置图五、实验内容（一）用自组电桥测量位置电阻及相应的电桥灵敏度1、用实验仪器依图18-1连接成电桥，电源电压取4V；2、分别用电桥测量3个未知电阻的阻值R并计算其合成不确定度σ；x2Rx23、测量并计算相应的电桥灵敏度。【注意】（1）先用数字万用表对R进行粗侧；（2）测量前将保护电阻调至最大，x最后逐步调到0；（3）接通时，先合S，后合S，断开时相反。bg（二）了解影响直流电桥灵敏度的因素电源电压取4V，待测电阻几百欧，R=R=500Ω，改变下列因素，观察电桥灵21敏度的变化1、电源电压2、桥臂电阻3、

6、检流计灵敏度（串联电阻）六、实验数据记录（一）用箱式电桥测3个未知电阻及相应的电桥灵敏度用万用表粗测电阻：R=47.5Ω，R=298.3Ω，R=3.9kΩx1x2x3表18-2用箱式电桥测3个未知电阻及相应的电桥灵敏度数据表·RxR1/R2R0/ΩR/ΩΔnRx/ΩΔR0S3Rx1500/50047.247.14.247.20.12.0x10250/5002983.02973.02.8298.310.08.4x103Rx2500/500298.8299.85.4298.81.01.6x103500/500298.7299.75.0298.71.01.5x102Rx3500/5003

7、908.03808.07.03908.0100.02.7x10由（18.4）式，R=RR=298.8Ωxx1x2对于电阻箱R,R有21−6e500×1000×10σ=σ===0.3ΩR1R233对电阻箱R有0eR290×0.1%+8×0.5%+0.8×2%σ=0==0.2ΩR033由（18.6）式0.2∆R0.2R∆R0.2×500×0.5δR=x=10==0.03Ωx∆n∆nR3.0×5002将以上各值带入（18.7）式中有1⎡222⎤2()2⎛⎜R0⎞⎟2⎛⎜R0