惠斯登电桥测电阻 实验.ppt

惠斯登电桥测电阻 1实验目的?掌握惠斯登电桥的基本原理,了解桥式电路的特点。?通过用惠斯登电桥测电阻,掌握电桥的使用方法,了解电桥灵敏度概念。?学习对测量电路系统误差的简单分析。 2实验仪器? QJ-23 型箱式电桥、电源、检流计、滑线变阻器、待测电阻、电阻箱、开关、导线。 3实验原理?电阻是电学元件的基本参数之一。在进行材料特性和电器装置性能研究等工作中,经常要测量电阻。根据欧姆定律来测量电阻(如伏安法测电阻)。由于利用要使用电表读数,测量准确度受到电表内阻和电表精确度的限制,不容易准确。电桥法则克服了这些缺点,它不使用电表读数,而是将待测电阻直接与标准电阻(电阻量具)进行比较,故可达到很高的准确度。除了用来测量电阻外,电桥还可以用于测量电感、电容、频率、压力、温度、形变等许多物理量,并在自动控制中得到了广泛的应用。 4实验原理 1. 惠斯登电桥的工作原理 I图1惠斯登电桥原理电路图 G R 1 R xR 0 R 2 I 1I 2 I xI 0 I gK g K 1E C BD A R n ?惠斯登电桥如图 1所示。被测电阻与三个已知电阻 R 1、R 2、 R 0连成电桥的四个臂。四边形的对角线 AC 接电源,称为电桥的电源对角线;另一对角线 BD 接检流计 G,称为电桥的检测对角线,也称为“桥路”。G的作用就是检测 B、D 这两点间的电位差。 5实验原理?若B、D两点之间的电位相等,(即使 K g接通)桥路中的电流,检流计指针指零,这种状态称作电桥平衡。由I g =0 且U BD =0 02 1R RR R x?即 02 1RR RR x??为了计算方便,通常把阻值比 R 1/R 2选定为 10 n(n为正负整数和0),记 C= R 1/R 2,称为电桥的比率,则 0 CR R x??相应地,把 R 1、R 2两臂称为电桥的比例臂,R 0称为比较臂, 是可变的(标准)电阻。实验时调节使电桥平衡,由上式可求得 R x。 6实验原理 ?实验中,电桥是否平衡是依据检流计有无偏转来判定的,但检流计的灵敏度总是有限的。如取 C =1 。假设电桥已被调到完全平衡,故然有 R x=R 0。如果此时令 R 0 稍作变化,将 R 0 变成 R 0+?R,电桥就应失去平衡,从而应有一个微小的电流流过检流计,如果它小到不能使检流计发生可以觉察的偏转, 我们会认为电桥仍然是平衡的,因而得出的结论,就是电桥灵敏度不够而引起的的测量误差。电桥灵敏度定义为: 0 0R R nS???7实验内容 1. 用自组电桥测量未知电阻(1) 按图 1接好线路,其中 R 1、R 2采用 6位电阻箱, R 0采用 4位电阻箱。 8实验内容(2) 调节检流计。检流计上附有测量开关及短路开关。测量开关在检查电桥是否平衡时使用,应当用跃接法。短路开关能使磁电式检流计的线圈自身短接,当检流计的表针摆动到停点时按下短路开关,就能使表针很快地停止摆动。检流计使用前必须把锁扣拨向白点,让线圈能自由摆动,实验完毕要把锁扣拨向红点,使线圈锁定不动。使用时如果指针的停点不指零,可以旋动零位调节旋钮调零,调零的动作要慢。 9实验内容(3) 电桥调平衡:先粗调,再细调。?粗调:滑线变阻器可以控制回路中电流的大小。测量开始时,将 R n调到最大以保护检流计。接通开关 K 1,按下 K g并观察检流计的偏转情况(使用跃接法),用逐步逼近法调节 R 0,即如果观察到检流计指针向左偏转, 则设法通过调 R 0使检流计指针向右偏转,如此反复可逐步缩小电阻范围, 使检流计指针的偏转越来越小直至电桥接近平衡。(如果检流计指针总是偏向一个方向,原因有哪些?怎样处理?) ?细调:将滑线变阻器 R n调到最小,精确调节 R 0,使电桥达到平衡完全。记下各 R的值,计算 R x。 10