大学物理实验——电桥法测电阻.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,*,电桥法测电阻,1,测电阻的方法,测电阻有许多种方法,如伏安法、欧姆表法等,它们多数都不同程度地受到电表精度和接入误差的影响。但使用电桥法测电阻是一种比较法,上述影响比较小,只要标准电阻很精确,检流计足够灵敏,那么被测电阻的结果就有较高的准确度。,2,3,4,5,6,实验目的,1.了解惠斯通电桥测量电阻的原理，学会正确使用电桥测量电阻的方法；2.了解电桥灵敏度的概念，学习对测量电路系统误差的简单校正；3.掌握箱式直流电桥的使用方法。,7,实验仪器,“,+,、,-”,为外接电源的输人端钮,“内、,G,、外”为检流计选择端钮,当“,G,和“内”由短路片连接时，则在“,G”,和“外”间需外接检流计，在“,G”,和“外”短接时，本仪器内置的检流计已接人桥路之中。,8,实验仪器,面板上的“B”“G”按钮，前者用于接通电源，后者用于接通检流计支路。在使用时，“B”、“G”两个电健要同时使用，但需先按下“B”，再按下“G”；断开时则先松开“G”，再松开“B”，以保护检流计。,9,实验原理,线路原理,K,为电桥倍率,10,在测量时，要先知道,R,x,的估测值，本实验通过万用表测得，根据,R,x,的大小选择合适的电桥倍率，把,R,x,调到估测值，再细调，使电桥平衡。,利用惠斯通电桥测电阻，从根本上消除了采用其它方法时，由于电表接入而带来的系统误差，因而准确度也就提高了。,11,倍 率,有 效 量 程,分辨力,标准度等级指数（C）,基准值（R,s,）,桥路电源,*,*,0.001,09.999,1m,2,2,1,内附,3V,0.01,099.99,10m,0.2,0.2,10,0.1,0999.9,100m,100,1,09.999K,1,1K,10,099.99K,10,0.5,1,10K,100,0999.9K,100,2,100K,15V,1000,09.999M,1K,2,5,1M,12,实验原理,电桥的灵敏度,上式是在电桥平衡的条件下推导出来的，而电桥是否平衡，实验上是看检流计有无偏转来判断的。检流计的灵敏度总是有限的，例如我们实验中所用的张丝式指针检流计，指针偏转1格所对应的电流大约为10,-6,A，当通过它的电流比,10,-7,A,还要小时，指针的偏转小于0.1格，我们就很难觉察出来，假设电桥在,R,1,/R,2,=1,调到了平衡，则有,R,x,=R,0,，这时若把,R,0,改变一个量,R,0,，电桥就应失去平衡，从而有电流,I,g,流过检流计，但若,I,g,小到我们检觉察不出来检流计偏转时，那么我们就会认为电桥还是平衡的，因而得出,R,x,=R,0,+R,0,，,R,0,就是由于检流计灵敏度不够而带来的测量误差,R,x,。为此，我们引入电桥灵敏度,S,的概念，它定义为：,13,Rx,是在电桥平衡后,Rx,的微小改变量(实际上待测电阻,Rx,是不能变的，在测S时，改变的是标准电阻,R,0,),而n是由于电桥偏离平衡而引起的检流计的偏转格数，它越大，说明电桥越灵敏，带来的误差也就越小。,电桥灵敏度的高低取决于电源电压的高低、检流计本身的灵敏度、四个桥臂的搭配以及桥路电阻的大小，因此，其并非固定值。,14,电桥灵敏度的测量,在电桥平衡时，使,R,0,改变,R,0,，而检流计指针偏离零点,0.2,格（人眼能觉察到的的界限）。实际测量中往往是采取在电桥平衡时，,R,0,改变某一值,R,0,，使指针偏离零点为,2,格，然后再取,15,实验原理,电桥的优缺点,电桥的实质是把未知电阻和标准电阻相比较，而制造较高精度的标准电阻并不困难，用电桥测电阻时，只要检流计足够灵敏，且选用标准电阻作为桥臂，待测值可以达到其它三臂的标准电阻具有的准确度。,电桥电路中的检流计只用来判断电流有无，并不需要提供读数，所以选用的检流计只要求有高的灵敏度，其它方面并无苛求。,电桥的缺点主要是操作较烦，且不能测量非线性电阻。,16,实验内容-1,1.先用万能电表电阻档粗测电阻的阻值。,2.将电阻接到电桥上，根据电阻值选择电桥的倍率和读数旋钮（比较臂,R,0,），合适的比率将有4位有效数字的测量结果，也就是首位读数旋钮不为零。连接“,G”,和“外”短接，令电桥使用内置的检流计和内置的电源。,3.按下电源开关按扭“B”，使电桥通电。起初电桥处于非平衡状态，点按检流计按扭“G”，可观察到指针的偏转。由偏转方向，判断读数调节的增减方向，相应调节最大的读数旋钮，使指针的偏转幅度减少。,17,实验内容-2,4.仿步骤3，依照从大到小的次序，不断调节电桥的读数旋扭，逐渐使电桥上的检流计指针指向零。,5.最后，检查平衡电桥的灵敏度：在电桥平衡时，改变读数旋钮的值，使检流计指针偏移,n,格，相应的电阻值改变为,R,0,，计算电桥的灵敏度,18,实验内容-3,6.依上方法，测量几只阻值不同的电阻。,7.根据下式估算测量的不确定度。,19,万用表测R,x,（）,倍率K,电阻盘示值R,0,(),测量值R,x,KR,0,(),偏转格量数n,R,0,改变,R,0,(),灵敏度S,R,x=,0.2R,x,/S,参考表格,20,注意事项,箱式电桥使用时，电源接通时间均应很短，即不能将,B,、,G,两按钮同时长时间按下；测量时，应先按,B,后按,G,，断开时，必须先断开,G,后断开,B,。并养成习惯。,箱式电桥所用电源的电压大小请看清实验室提供的说明书或资料，按规定取值。,调节比较臂,R,0,的四个电阻旋钮时，应由大到小。当大阻值的旋钮转过一格，检流计的指针从一边越过零点偏到另一边时，说明阻值改变范围太大，应改变较小阻值旋钮。钮动旋钮时，要用电桥的平衡条件作指导，不得随意乱钮。,测量完毕后必须断开,B,和,G,，并仍使短路片处于“内接”状态，以保护检流计。,21,