自组式直流电桥测电阻实验资料报告材料.doc

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1、一、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。测量时将被测量与已知量进行比较而得到得测量结果，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。单电桥电路是电学中很基本的一种电路连接方式，可测电阻围为1~106Ω。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

2、成惠斯通电桥电路，以加深对直流单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。二、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6.1.2-1所示。2、电桥的灵敏度图6.1.2-1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R1/R2=1时调到平衡，则有Rx=R0，这时若

3、把R0改变一个微小量△R0，则电桥失去平衡，从而有电流IG流过检流计。如果IG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Rx=R0+△R0，△R0就是由于检流计灵敏度不够高而带来的测量误差△Rx。引入电桥的灵敏度，定义为S=△n/(△Rx/Rx)式中的△Rx是在电桥平衡后Rx的微小改变量（实际上若是待测电阻Rx不能改变时，可通过改变标准电阻R0的微小变化△R0来测电桥灵敏度），△n是由于△Rx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S=△n/(△R0/R0)=△n/△IG（△IG/(△R0/R0)）=S

4、1S2其中S1是检流计自身的灵敏度，S2=△IG/(△R0/R0)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R1、R2、R0引起的误差为△Rx/Rx=△R1/R1+△R2/R2+△R0/R0。为减小误差，把图6.1.2-1电桥平衡中的R1、R2互换，调节R0，使IG=0，此时的R0记为R0’,则有Rx=R2/R1R0’´，R=R0R0这样就消除了R1、R2造成的误差。这种方法称为交换法，由此方法测量Rx的误差为△Rx/Rx=1/2(△R0/R0+△R0’/

5、R0’)即仅与电阻箱R0的仪器误差有关。若R0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。三、实验容1、按直流电桥实验的实验电路图，正确连线。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: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。四、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，实验场景如下图组所示：直流电桥（散装版）电压源：电源开关：鼠标点击，打开或关闭

6、电源。电源指示灯：打开电源时，指示灯变亮；关闭时，指示灯变暗；调节电压值旋钮：左击或右击、按下鼠标左键或右键可以改变电源电压大小。实验场景中的图片如下：滑线变阻器：滑动片：可以左右拖动滑动片，粗调滑线变阻器在线路中的电阻值。微调按钮：点击或按下微调按钮，微调滑线变阻器在电路中的电阻值。实验场景图，如下图所示：四线电阻箱：四线电阻箱，为电路提供一定大小的电阻，同时有分压的功能，电阻箱上有六个不同档位的旋钮，依次对应0.1Ω档、1Ω档、10Ω档、100Ω档、1000Ω档、10000Ω档。每个旋钮有0—9，共10个刻度值。左击电阻箱上的旋钮，旋钮顺时针旋转；右击，旋钮逆时针旋转。实验场景中

7、的图片如下图所示：检流计：检流计在电路中充当平衡指示器的作用，它主要由两个接线柱、一个调零旋钮、一个档位旋钮、一个短路按钮和一个电计按钮组成。如下图所示：调零旋钮：进行检流计调零工作时用到，给检流计调零。档位旋钮：打到红点所在位置，检流计处于短路状态；打到白点位置检流计处于直接状态，也就是工作状态。短路按钮：短路按钮按下，检流计处于短路状态。电计按钮：电计按钮按下，检流计处于工作状态。电源开关：电源开关，控制电路的闭合。界面中有两个按钮，一个是闭合，一个是