單雙臂電橋2010

1、實(shí)驗(yàn)名稱： 單、雙臂電橋測(cè)電阻姓 名 學(xué) 號(hào) 班 級(jí) 評(píng) 分桌 號(hào) 實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)：第一實(shí)驗(yàn)樓401/403室實(shí)驗(yàn)日期 2 0 年 月 日 時(shí) 段 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?掌握用惠斯登電橋及開爾文電橋精測(cè)電阻的原理和使用方法 2掌握線路連接和排除簡(jiǎn)單故障的技能 3理解電橋靈敏度的概念并學(xué)會(huì)測(cè)量三、實(shí)驗(yàn)儀器：電阻箱（ZX21型，0.1級(jí)3只），滑線變阻器，待測(cè)電阻（1以下、102、103電阻各一只），檢流計(jì)（AC5/1型），直流穩(wěn)壓電源，單刀開關(guān)，雙刀換向開關(guān)，箱式電橋（QJ60型，0.1級(jí)），箱式雙臂電橋，導(dǎo)線若干。三、實(shí)驗(yàn)原理1惠斯登電橋測(cè)電阻圖1 惠斯登電橋原理圖 (1)在圖1框中畫出惠斯登電橋的電路圖

2、。電橋的四個(gè)臂是指： 。在CD端加上直流電壓，AB間串接檢流計(jì)G，用來檢測(cè)其間有無電流（A、B兩點(diǎn)有無電位差）?！皹颉敝?段線路，它的作用是 。當(dāng)A、B兩點(diǎn)電位相等時(shí)，檢流計(jì)中無電流通過，稱電橋達(dá)到了平衡。這時(shí)，電橋四個(gè)臂上電阻的關(guān)系為： （1）上式稱為電橋平衡條件。若R0的阻值和R1、R2的阻值（或R1/ R2的比值）已知，即可由上式求出Rx。調(diào)節(jié)電橋平衡方法有兩種：一種是保持R0不變，調(diào)節(jié) 的比值；另一種是保持R1/ R2不變，調(diào)節(jié)電阻 ，本實(shí)驗(yàn)用后一種方法。（2) 電橋靈敏度引入電橋靈敏度S概念的原因是 S的物理意義是： 。定義相對(duì)靈敏度S相為： 。另外，電橋四臂的相對(duì)靈敏度相同，由相對(duì)

3、靈敏度帶來的誤差也相同。在測(cè)電橋的相對(duì)靈敏度時(shí)，可以通過測(cè) 來得到電橋的相對(duì)靈敏度。2開爾文電橋的測(cè)量原理當(dāng)被測(cè)電阻較?。?以下）時(shí)，測(cè)量電路中用連接導(dǎo)線電阻和各接線端鈕的接觸電阻（附加電阻）的影響不能忽略。開爾文電橋的設(shè)計(jì)克服了附加電阻對(duì)結(jié)果的影響，能夠測(cè)量110-5的低值電阻。其原理見圖2。圖 2 開爾文電橋原理圖開爾文電橋在惠斯登電橋的基礎(chǔ)上，又引入R3、R4電阻，形成雙橋（故稱雙臂電橋或稱開爾文電橋），r1、r2、r3、r4、r代表各段線路的附加電阻(10-310-5)，被測(cè)電阻Rxl和標(biāo)準(zhǔn)電阻RN之間的附加電阻都包含在電阻r的支路內(nèi)。調(diào)整R1、R2、R3、R4，使檢流計(jì)中無電流通過（

4、電橋平衡），這時(shí)A、B兩點(diǎn)電位相等。由基爾霍夫定律有：（r1R1, r2R2 ,r3R3, r4R4,I1I, I2I）當(dāng)滿足時(shí)，r對(duì)測(cè)量結(jié)果的貢獻(xiàn)為零，從而有： 圖 3 惠斯頓電橋接線圖四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 1用自組惠斯登電橋測(cè)兩未知電阻值及相應(yīng)的電橋靈敏度按圖3接線自搭惠斯登電橋。圖中R/是 防止 。R是滑線變阻器，由滑動(dòng)端B將其分為R1和 R2，作為電橋的兩個(gè)臂；K3是雙刀換向開關(guān)，其作用是在不需要拆線路的情況下 。 (1) 工作條件：電源電壓取4伏；B點(diǎn)在中間附近； (2) 測(cè)量電阻時(shí)采用交換法，即將K3打到一邊，調(diào)整 ，使電橋平衡后有： ； B點(diǎn)不變，將Rx 、R0互換位置（將K3打到另一邊

5、）再調(diào)整R0為，使電橋平衡后有： 。利用交換法得到電阻阻值為： (3) 測(cè)電橋的相對(duì)靈敏度S相。在電橋平衡時(shí)改變R0，使檢流計(jì)偏轉(zhuǎn)35格，計(jì)算出S相。 2用箱式電橋測(cè)兩未知電阻值及其串并聯(lián)的阻值根據(jù)待測(cè)電阻阻值的大小選擇適當(dāng)?shù)谋壤?，使比較臂的 ，可保證多的有效數(shù)字位數(shù)。為保護(hù)檢流計(jì)，開始調(diào)電橋時(shí)，先將檢流計(jì)在低靈敏度時(shí)調(diào)電橋平衡，之后邊逐漸 邊調(diào)平衡，直至靈敏度最高時(shí)，電橋平衡。3用開爾文電橋測(cè)金屬棒電阻率利用箱式雙臂電橋測(cè)量四端電阻的阻值，測(cè)量時(shí)注意四端電阻的接法及選取合適的M值。（雙橋只有100/100、1000/1000兩檔選擇。當(dāng)M置于100/100檔，則M=100；當(dāng)M置于1000

6、/1000檔，則M=1000，）因被測(cè)電阻值很小，流經(jīng)電路電流很大，測(cè)量時(shí)通電時(shí)間一定要短，避免被測(cè)材料發(fā)熱導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生誤差。五、注意事項(xiàng)（1）擬好實(shí)驗(yàn)步驟，接好線路，經(jīng)檢查無誤后方可通電實(shí)驗(yàn)，注意電源電壓；（2）自組電橋?qū)嶒?yàn)，注意保護(hù)電阻的使用。在測(cè)量開始時(shí)，電橋通常遠(yuǎn)離平衡，必須通過大保護(hù)電阻保護(hù)檢流計(jì)，在調(diào)整到平衡點(diǎn)附近后，又必須逐漸減少保護(hù)電阻阻值直至為零，以保證電橋足夠靈敏；（3）檢流計(jì)為靈敏易損儀器，請(qǐng)輕拿輕放，測(cè)量使用躍接法。六、數(shù)據(jù)記錄與處理1用自組惠斯登電橋測(cè)電阻及其電橋靈敏度(1) 數(shù)據(jù)記錄與計(jì)算 R0R0/RxnR0n/R0/S相S相/Rx1Rx2(2) 誤差分析實(shí)驗(yàn)

7、為一次性測(cè)量，測(cè)量結(jié)果的不確定度由B類測(cè)量不確定度評(píng)價(jià)，處理如下：(a) 電阻箱示值誤差造成的測(cè)量不確定度ux1，因，所以由不確定度傳遞公式得到 其中 n為電橋平衡時(shí)電阻箱有效步進(jìn)盤的個(gè)數(shù)。(b) 由電橋靈敏度造成的測(cè)量不確定度ux2 （11）(c) 總測(cè)量不確定度ux 為 （12）測(cè)量結(jié)果表達(dá)： 同理： 2箱式惠斯登電橋測(cè)兩電阻及其串并聯(lián)電阻數(shù)據(jù)記錄與計(jì)算 單位：歐姆被測(cè)電阻比例臂比較臂測(cè)量值nR0S相Rx1Rx2串聯(lián)并聯(lián) 3用開爾文電橋測(cè)金屬棒電阻率()數(shù)據(jù)記錄與計(jì)算 （金屬棒長(zhǎng)度取400mm，標(biāo)稱直徑4mm） SMR0()nR()S相Rx()(m)七、預(yù)習(xí)題（1） 為什么精測(cè)電阻用電橋而不用伏安法或歐姆表？答：（2） 在自組電橋調(diào)平衡的過程中，保護(hù)電阻和標(biāo)準(zhǔn)電阻如何配合使用？答：（3） 從電橋原理講，只需測(cè)量一次即可得到待測(cè)電阻阻值，用惠斯登電橋?yàn)槭裁匆捎媒粨Q法？答：（4） 如果在自組電橋通電后，無論如何調(diào)節(jié)R0，檢流計(jì)指針始終a、向一邊偏；b、始終不偏轉(zhuǎn)。試分析電路故障原因。答：八、課后作業(yè)1請(qǐng)先分析惠斯登電橋靈敏度與哪些因素有關(guān)，再回答下列因素是否使惠斯登電