用惠斯通电桥测电阻--实验报告.doc

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,,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:。
(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。
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





%
200
2:3




205
%
2000
2:3