筛选电阻——设计实验.ppt

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2021/10/10,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2021/10/10,*,实验,4.10,筛选电阻,2021/10/10,1,实验要求,:,现需要在,100,只阻值在,700,到,1200,之间的电阻中筛选出阻值为,1000,的电阻，要求不确定度不高于,1%,。并进一步对筛选出的这些电阻进行分组，使得每组内的电阻相互之间阻值的差别不高于,0.1%,。为了使筛选既快速、准确又经济的目的，可考虑设计自搭惠斯通电桥、并利用电桥灵敏度的概念对电阻进行筛选。,2021/10/10,2,设计原理,：,(,见直流电桥测电阻实验,),2,、电桥灵敏度：,定义,分析计算,1,、电桥平衡时：,2021/10/10,3,3,、本实验中引起不确定度的主要原因有：,（,2,）电阻箱阻值不确定度：,（本实验中电阻箱级别为,电阻箱阻值不确度可表示为,可以看出对于中等阻值的电阻，第一项远远大于第二项，故有 为定值,（,3,）导线电阻引起的不确定度：实验中电阻取值较大可以不考虑导线电阻。,因此，测量的总不确定度为：,（,1,）电桥灵敏度引起的不确定度：,2021/10/10,4,设计方案：,1,、,不确定度分析,筛选阻值为,1000,的电阻，要求不确定度不高于,1%,。由前面对不确定度的讨论可知 故设计电桥时只需考虑电桥灵敏度产生的不确定度分量 的影响，要求,由此式可以看出，当,或,时,，都可使,，,。因此使用,灵敏度为,100,格,（或,1000,格,）的电桥对电阻进行筛选，当检流计指针偏转,不大于,1,格,（或,10,格,）时，这样的电阻就是满足要求的,2021/10/10,5,2,、,合适的电桥灵敏度,进一步考虑对筛选出的这些电阻进行分组，要求每组内的电阻相互之间阻值的差别不高于,0.1%,。我们做以下分析：若取 则电阻阻值的差别不高于,0.1%,时，检流计指针偏转格数 ，这在实验上是很难分辨的；若取 则电阻阻值的差别不高于,0.1%,时，检流计指针偏转格数 ，因此，选择 是合适的。,2021/10/10,6,3,、,合理选择电桥参数,根据公式,我们通过合理选择检流计灵敏度、电源电动势及四臂电阻值的大小，就可使得 。,例如：取,当,当,2021/10/10,7,4,、,筛选电阻,利用该电桥可将对电阻的筛选及分组同时进行。先使用一只,1000,的精密电阻（精度,0.05%,）作为待测电阻，调节电桥平衡，并使电桥灵敏度 精确地等于,100,格。然后换下,1000,的精密电阻，轮流测量其它待测电阻并记录检流计指针偏转格数。检流计指针偏转在,10,格内的电阻不确定度小于等于,1%,；将检流计指针偏转在同一方向同一格内的电阻分为一组，这时各组内电阻阻值相互之间的差别不高于,0.1%,.,2021/10/10,8,注意事项：,由于电桥灵敏度的理论值与实验值会存在一定差别，实验时应以实验值为准。实验时如果理论值与实验值存在差别，要根据电桥灵敏度计算公式 通过调节检流计灵敏度、电源电动势及桥臂电阻阻值使灵敏度满足要求。,附：,由于实验室提供的待测电阻误差范围偏大，为保证能筛选出合适的电阻，可将筛选阻值为,1000,的条件放宽，既先任选一待测电阻调节电桥平衡，以该电阻的阻值作为筛选阻值。,2021/10/10,9,实验电路图,R,1,R,s,R,2,R,x,G,保护开关,K,1,E,R,K,实验电路图,2021/10/10,10,实验报告,实验要求,：,设计方案：,1,、按实验要求作不确定度的定量分析。（,10,分）,2,、分析如何合理选择电桥灵敏度和电桥参数。（,10,分）,实验步骤,：,1,、画出实验电路图。（,5,分）,2,、调节电桥平衡并测量灵敏度，记录,R,1,、,R,2,、,R,s,、,S,g,、,R,s,、,n,、,S,测量,的值。（,5,分）,3,、调节检流计灵敏度、电源电动势及桥臂电阻阻值使灵敏度满,足要求。记录,R,1,、,R,2,、,R,s,、,S,g,、,R,s,、,n,、,R,s,、,S,测量,的值。（,5,分）,4,、重新使电桥平衡（将,R,s,拨回平衡时的值），然后换下,1000,的 精密电阻，轮流测量其它待测电阻并记录检流计指针偏转格数。（,5,分）,实验结果,：记录在表格中（,10,分）,10,左,10,左,9,左,8,左,7,左,6,左,5,左,4,左,3,左,2,左,1,右,1,右,2,右,3,右,4,右,5,右,6,右,7,右,8,右,9,右,10,10,R,23,R,7,R,5,R,3,2021/10/10,11,再见,2021/10/10,12,