用惠斯通电桥测电阻--实验报告.doc

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物理实验报告
实验题目
用惠斯通电桥测电阻

姓 名

学 号

专业班级

实验室号
D208
实验成绩

指导教师

实验时间
2014年 11月 12日
物理实验室制
· 实验目的
1、理解并掌握惠斯通电桥测电阻的原理和方法
2、学会自搭惠斯通电桥，并学习用交换法减小和修正系统误差
3、了解电桥灵敏度的概念
4、学习使用箱式惠斯通电桥测中值电阻

· 实验仪器
名称
型号
直流电阻电桥
QJ24
直流电源
WYK-303
滑线式惠斯通电桥

多盘十进制电阻器
ZX21
变阻器
BX7-13
待测电阻

万用表
UT39A
导线

请认真填写
实验原理（注意：原理图、测试公式）
原理一：惠斯通电桥原理图：

8-1（a）
如图，联成一个四边形，每一边称为电桥的一个臂；对角和加上电源，而在对角、间连接检流计，用以比较这两点间电位，所谓“桥”就是指的这条对角线，当桥路两端、等电位时，中无电流通过，称之为“电桥平衡”。
计算过程：
IG=0 则UAC=UAD UCB=UDB。
由欧姆定律得 检流计中无电流流过，故
整理得：
(8-1)
或
(8-2)
通常称 为比例臂，而 称为比较臂，所以电桥由桥臂、检流计和电源三部分组成。
原理二：用交换法计算该更准确值。
误差来源有两个：一是、、本身的误差；一是电桥的灵敏度。
（1）用交换法（互易法）消除、本身的误差对测量结果的影响。
我们自搭一个电桥，设电桥的灵敏度足够高，主要考虑、、引起的误差。此时
可用交换法减小和修正这一系统误差。方法是：先用图8-1（a）搭好电桥，调节使G中无电流，记下值可由式（8-2）求。然后将和交换（互易）如图8-1（b）所示，再调节使G中无电流，记下值，可得

(8-3)

则 两式相乘得或 (8-4)
这样消除了由、本身的 误差引起的的测量误差，它只与电阻箱的 仪器误差有关，而可选用具有一定精度的标准电阻箱，这样的系统误差就可减小。
原理三：提高电桥的灵敏度
是在电桥平衡条件下推导出来的，而电桥是否平衡，实验上是看检流计有无偏转来判断。检流计的灵敏度总是有限的。如我们实验中常用的张丝式指针检流计，指针偏转一格所对应的电流大约为A,当通过它的电流比还要小时，指针的偏转小于0.1格，我们就很难觉察出来。假设电桥在时调到了平衡，则有，这时若把增加或减小一个微小量△R0，电桥失去平衡，从而有电流流过检流计。
如果小到使检流计觉察不出来，那么我们认为电桥还是平衡的，因而得出,
就是就是由于检流计灵敏度不够而带来的测量误差，
对此我们引入电桥灵敏度的概念，它定义为（单位：格）
是在电桥平衡后的微小改变量（实际上带测电阻是不能改变的，改变的是标准电阻），而△n是由于电桥偏离平衡而引起的检流计指针偏转格数。如果一个很小的△R 能引起较大的△n 偏转，则电桥的灵敏度就高，带来的误差也就越小。
选用灵敏度高、内阻低的检流计，适当提高电源电压，适当减小桥臂电阻，尽量把桥臂配置成均匀状态，有利于提高电桥灵敏度。

实验内容及步骤

一：连接电路测电阻。
1、用滑线惠斯通电桥测定未知电阻
（1）电路连接好之后，调整电表灵敏，断开电源。
（2）选择被测电阻及测量参数：选择好待测的电阻，选择作为计算Rx值的比例值(20Ω、200Ω、2000Ω),估算出Ro的近似值。（如Rx为200Ω，=，Ro=约为300Ω）。 注：电压为2.0伏不变。
（3）当Rx值选择后，是滑动D，使D左右长度比值为：=，
（4）打开电源，根据的标称值,调节，直至电桥平衡，由计算。
（5）保持不变，交换和的位置，调整使电桥重新达到平衡，比较电阻的示值为。。
（6）重复以上步骤，继续测量Rx2，Rx3，记录数据在表1中。
1、 用箱式电桥测定未知电阻
1）在已调解好零点的箱式电桥上，对不同数量级的带测电阻， ，进行分别测量，比率臂的选取，应根据带测电阻数值而定，务事能有四位读数。
（2） 将接到“”接线柱上，仔细调节比较臂旋钮使检流计指零，得到
（3） 测定电桥的灵敏度时，用改变来代替改变。
（5） 重复以上步骤，继续测量Rx2，Rx3等记录数据。

· 实验数据记录（注意：单位、有效数字、列表）
表1 滑线惠斯通电桥测定电阻数据
未知电阻标称值
（Ω）
滑线惠斯登电桥实测值（Ω）

20
2：3
29.9
20.93
13.5
20.4
20.6
3.00%
200

2:3
298.1
208.67
134.3
201.5
205
2.501%
2000
2：3
2985.9
2090.13
1322.3
1983.5
2036.1
1.81%
未知电阻标称值
（Ω）
箱式惠斯登电桥实测值（Ω）
电桥灵敏度

1.3
0.001
1390
1.39
0.52%
200
13
90.35
13
0.01
1309
13.09
0.54%
20
10
654.5
130
0.1
1300
130
0.00%
10
9
1170
1300
1
1300
1300
0.00%
10
7
910
13000
10
1300
13000
0.00%
90
17
245.6
表2 箱式惠斯通电桥测定电
请认真填写
数据处理、误差分析和实验结论
误差分析：
误差来源有两个：一是、、本身的误差；一是电桥的灵敏度。
1.用自组电桥测电阻，实验过程可能出现的故障有：
检流计指针不偏转（排除检流计损坏的可能性） 这种情况的出现，说明桥（检流计）支路没有电流通过，其原因可能是电源回路不通，或者是桥支路不通。
检查故障的方法：先用万用电表检查电源有无输出，然后接通回路，再检查电源与桥臂的两个联接点之间有无电压，最后分别检查桥支路上的导线、开关是否完好（注意检流计不能直接用万用电表电阻档检查）。如果仍未查出原因，则故障必定是四个桥臂中相邻的两相桥臂同时断开。查出故障后，采取相应措施排除（如更换导线、开关、电阻等）。
2． 检流计指针偏向一边。 出现这种情况，原因有三种：
原因之一，比例系数（倍率）Kr取值不当，改变Kr的取值，故障即便消失。 不论Kr和Rs取何值，检流计指针始终偏向一边，则有：
原因之二，四个桥臂中必定有一个桥臂断开；
原因之三，四个桥臂中某两个相对的桥臂同时断开。 对于后两种原因引起的故障，只需用一根完好的导线便可检查确定。检查时，首先将Rn调至最大，减小桥臂电流。然后用一根导线将四个桥臂中任一桥臂短路，若检流计指针反向偏转，则说明被短路的桥臂是断开的，可用此导线替换原导线，检查出导线是否断开及电阻是否损坏；若检流计指针偏转方向不变，则说明，被短路桥臂是完好的；若检流计指针不再偏转，则说明对面桥臂是断开的，可进一步判明是导线还是电阻故障，接通后，用同样方法再检查开始被短路的桥臂是否完好。最后，将查出的断开桥臂中坏的导线或电阻更换，故障便被排除。
实验结论：
自组电桥测电阻法，不适合测大电阻、小电阻，只适合测中值电阻。

· 实验思考与建议
1、箱式电桥中比例臂的选取原则是什么？
答：箱式电桥中比例臂的选取原则是使得测量结果的比较臂的有效数据的位数尽可能多才好。
请在两周内完成，交教师批阅
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