实验九惠斯登电桥测电阻.doc

实验九惠斯登电桥测电阻.doc实验九惠斯登电桥测电阻
简介
电桥法是电学的基本测量方法之一,它是测量电阻的很重要也是应用
最为普通的一种方法。利用桥式电路制成的电桥是一种用比较法进行测量
的精密仪器,它在电测技术中应用十分广泛,可以用来测量电阻、电容、
电感、频率、温度、压力等许多物理量。电桥有多种类型,惠斯登电桥(单
臂电桥)是其中的一种,它通常用来精确测量10〜10Q的中值电阻。实
验目的
掌握惠斯登电桥测量电阻的原理和使用方法。
学习用交换法消除自搭电桥的系统误差。
学习用箱式惠斯登电桥测电阻。
直流电桥的灵敏度及影响它的因素
仪器及用具
箱式惠斯登电桥,指针式检流计,滑线变阻器,电阻箱,稳压电源,
待测电阻,开关等。
实验原理
单臂电桥原理
如右图所示,将四只电阻Rx、R0、Rl、R2
接成一个四边形,在对角A、B两点连接直流电源,
在另一对角C、D之间接入检流计,这就构成了惠
斯登电桥(单臂电桥)。四边形的每一条边称为
电桥的桥臂。由于G所在的这条支路好象是ACB
和ADB两条并联支路的“桥”,所以称为电桥。
故 UAC?UAD UCB7UDB
根据欧姆定律有:I3RX?I4RO I1R1?I2R2
因为 11?13 12?14
以有
8
RXROR?
Rx?lRO R1R2R2
通常称R1,R2为比例臂,R0为比较臂,而RX称为测量臂。电桥法测
电阻的实质,是用己知电阻和未知电阻相比较而得出未知电阻,这是一种
比较测量法,故电桥法是一种比较仪器。由于一般标准电阻可以做得比较
精细,灵敏电流计可检测mA至UA甚至更小的电流,故电桥法测电阻可
以达到很高的精确度。
在图中,与检流计串联的电阻RG为检流计的保护电阻。在电桥调节
平衡的过程中,先使RG取较大的值,以免较大的电流通过检流计,随着
电桥逐渐趋于平衡,RG的值可适当减小直到为零。
单臂电桥测电阻的误差
平衡电桥法测电阻的误差,主要来自两方面:
1),依赖于检流计是否
指零。因而检流计的灵敏度大小直接影响了判断性。即判断检流计是否指零所产生的误差决定了电桥的灵敏度。
电桥灵敏度的定义为:
S??n XX
式中?RX是在电桥平衡时RX的微小改变量,?n是由于RX有一微小改
变量后,电桥失去平衡引起检流计偏转的格数。实际上,待测电阻RX —
般不能改变,所以只能改变比较臂的阻值,以R0
R0代替?RX,于是RX
S n
RX 为: S?RX?n ?R00
显然,电桥灵敏度S愈大,表明电桥的灵敏度愈高,判断所得的平衡
点愈精确,由电桥灵敏度带来的误差愈小,S的单位通常用“格”来表示。
理论与实验都已证明,电桥的灵敏度与下面几个因素有关:
与检流计的电流灵敏度Si成正比,Si的值大电桥的灵敏度就
高。但如果Si值太大,则电桥不易稳定,平衡调节就比较困难,因此应选
用时的灵敏度的检流计。
与检流计的内阻Rg以及串联RG的电阻有关,Rg及RG越小,
电桥的灵敏度越高。
与电源的电动势成正比。
与桥臂电阻有关,桥臂电阻大,则灵敏度低。
此外,电桥的灵敏度还与电源和检流计所接的位置、以及电源极性等
有关。
提高电桥灵敏度的途径:通过对电桥灵敏度定义式的数学推导(不在
实