惠斯通电桥实验报告+实验3.8惠斯通电桥.doc

【实验简介】惠斯通电桥是一种精确测量电阻的装置。电桥法测电阻的实质是将被测电阻与已知电阻相比较,从而确定待测电阻的阻值。制造高精度的电阻比较容易,因此电桥法测电阻容易获得较高的测量精度。直流电桥主要分为单臂电桥(又称惠斯通电桥)和双臂电桥(又称开尔文电桥)。单臂电桥用于测量中值电阻(10Ω,10Ω),双臂电桥用于测量1Ω以下的低值电阻。【实验目的】,掌握用惠斯通电桥测电阻的方法。,学习合理选择实验条件,减小系统误差。【预习思考题】,,如何使用保护开关K和滑线变阻器r,,【实验仪器】检流计、电阻箱、干电池、滑线变阻器、保护开关、待测电阻、导线、开关。【实验原理】。电阻R1、R2、Rs、Rx组成电桥的四个桥臂,C、D两点间接有检流计将两点的电位直接进行比较,当两点电位相等时,检流计G中无电流通过,我们称电桥达到平衡。这时有R2A2RxDR11GBRsC62I1R1I2R2,I1RsI2Rx由上两式得出电桥的平衡条件:,若已知R1、R2、Rs则可求得:R2()RxR1Rs用惠斯通电桥测电阻Rxx时,首先要调电桥的平衡。本实验中R1、R2、Rs均用电阻箱R2Kr充任,都是可调的。但调平衡时最好先固定比率系数(或叫倍率)然后再调RxR1,直至平衡。2(电桥的灵敏度调节电桥平衡是根据检流计是否有偏转来判断的。由于检3流计的灵敏度是有限的,,我们难以分辨,会误认为电桥已达到平衡,实际上这时仍有一个很小的电流通过检流计,这时测得的实验数据就产生了系统误差。为估计这个误差我们引入电桥灵敏度的概念。当某电桥达到平衡后,若Rs有微小的改变量Rs,检流计将有相应的偏转格数n,则定义此电桥的灵敏度为()SnRs/Rs电桥的灵敏度越大,电桥就越灵敏,则测量的系统误差就越小。利用电桥灵敏度,可估算测量误差。例如灵敏度S,100格的电桥,,我们误认为电桥已平衡,:%%100C而电桥灵敏度带给Rx的测量结果的相对误差应为:RxRxRsRsnS3(决定电桥灵敏度的因素设电桥平衡时四臂的电阻阻值是R1、R2、Rs、Rx,若Rs有微小的改变量Rs,则检流计G中将有相应的电流Ig流过,引起指针偏转R1I’1A5IgI”1G’2I”2Rs+?Rsn()。设检流计内阻为Rg,流过R1、B、I1、I2,R2、Rs、Rx的电流分别为I1’、I2总电流为I,电桥电压为U(忽略电源内阻时,R2RxUE),则可列出下列等式:’~I1E,RgIgI2R2R1I1RgIg,RxI2(Rs,Rs)I1,I2I1,I2II1UR1//R2,Rx//(Rs,Rs)6从以上几式以及式()可解出()RsU1RgRgR,R,R,RR12sxs1,,R1,R2Rx,Rs将四臂电阻之和记为RT,将检流计灵敏度记为Sg,Sg的定义是SgIgnIg()则根据式()、式()、式()可得SgUn1S,()ggRs/RsRT1,,R1,R2Rs,Rx通常检流计内阻比较小,如R1,R2及Rx,Rs均比Rg大得多。则式()可简化7为RT()可见电桥灵敏度与检流计灵敏度、电桥工作电压U、四臂电阻值,以及检流计内阻有关。公式()为我们提供了提高电桥灵敏度的方法。4(电桥法测电阻系统误差的主要来源电桥法测电阻的主要优点是精度高,为达到精确的测量,有必要全面分析引起误差的各种原因。,会引起误差,在检流计和电源电压给定的情况下,为提高电桥灵敏度,应合理选择四臂电阻的阻值。、R2、Rs是电阻箱,它们的读数值和真实值之间存在误差,其大小取决于电阻箱的准确度等级。,则会减少有效数字位数,同时接线柱的接触电阻和导线电阻()也不可忽略。在以上几种误差中,由第二种原因引起的误差无法减小(除非用更好的电阻箱),第一、三两种原因引起的误差,可以通过合理选择S、R1、R2使其小于由第二种原因引起的误差,这样才能得最佳的测量效果。S8SgU【实验内容与步骤】1(