大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)-電橋法測電阻

電橋法測電阻

2021/5/91測電阻的方法測電阻有許多種方法,如伏安法、歐姆表法等,它們多數(shù)都不同程度地受到電表精度和接入誤差的影響。但使用電橋法測電阻是一種比較法,上述影響比較小,只要標(biāo)準(zhǔn)電阻很精確,檢流計(jì)足夠靈敏,那么被測電阻的結(jié)果就有較高的準(zhǔn)確度。

2021/5/922021/5/932021/5/942021/5/952021/5/96實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

1.了解惠斯通電橋測量電阻的原理，學(xué)會(huì)正確使用電橋測量電阻的方法；

2.了解電橋靈敏度的概念，學(xué)習(xí)對測量電路系統(tǒng)誤差的簡單校正；

3.掌握箱式直流電橋的使用方法。

2021/5/97實(shí)驗(yàn)儀器

“+、-”為外接電源的輸人端鈕

“內(nèi)、G、外”為檢流計(jì)選擇端鈕

當(dāng)“G’和“內(nèi)”由短路片連接時(shí)，則在“G”和“外”間需外接檢流計(jì)，在“G”和“外”短接時(shí)，本儀器內(nèi)置的檢流計(jì)已接人橋路之中。

2021/5/98實(shí)驗(yàn)儀器面板上的“B”“G”按鈕，前者用于接通電源，后者用于接通檢流計(jì)支路。在使用時(shí)，“B”、“G”兩個(gè)電健要同時(shí)使用，但需先按下“B”，再按下“G”；斷開時(shí)則先松開“G”，再松開“B”，以保護(hù)檢流計(jì)。

2021/5/99實(shí)驗(yàn)原理

–線路原理K為電橋倍率2021/5/910

在測量時(shí)，要先知道Rx的估測值，本實(shí)驗(yàn)通過萬用表測得，根據(jù)Rx的大小選擇合適的電橋倍率，把Rx調(diào)到估測值，再細(xì)調(diào)，使電橋平衡。利用惠斯通電橋測電阻，從根本上消除了采用其它方法時(shí)，由于電表接入而帶來的系統(tǒng)誤差，因而準(zhǔn)確度也就提高了。2021/5/9112021/5/912實(shí)驗(yàn)原理

–電橋的靈敏度

上式是在電橋平衡的條件下推導(dǎo)出來的，而電橋是否平衡，實(shí)驗(yàn)上是看檢流計(jì)有無偏轉(zhuǎn)來判斷的。檢流計(jì)的靈敏度總是有限的，例如我們實(shí)驗(yàn)中所用的張絲式指針檢流計(jì)，指針偏轉(zhuǎn)1格所對應(yīng)的電流大約為10-6A，當(dāng)通過它的電流比10-7A還要小時(shí)，指針的偏轉(zhuǎn)小于0.1格，我們就很難覺察出來，假設(shè)電橋在R1/R2=1調(diào)到了平衡，則有Rx=R0，這時(shí)若把R0改變一個(gè)量ΔR0，電橋就應(yīng)失去平衡，從而有電流Ig流過檢流計(jì)，但若Ig小到我們檢覺察不出來檢流計(jì)偏轉(zhuǎn)時(shí)，那么我們就會(huì)認(rèn)為電橋還是平衡的，因而得出Rx=R0+ΔR0，ΔR0就是由于檢流計(jì)靈敏度不夠而帶來的測量誤差ΔRx。為此，我們引入電橋靈敏度S的概念，它定義為：2021/5/913

ΔRx是在電橋平衡后Rx的微小改變量(實(shí)際上待測電阻Rx是不能變的，在測S時(shí)，改變的是標(biāo)準(zhǔn)電阻R0),而Δn是由于電橋偏離平衡而引起的檢流計(jì)的偏轉(zhuǎn)格數(shù)，它越大，說明電橋越靈敏，帶來的誤差也就越小。電橋靈敏度的高低取決于電源電壓的高低、檢流計(jì)本身的靈敏度、四個(gè)橋臂的搭配以及橋路電阻的大小，因此，其并非固定值。2021/5/914電橋靈敏度的測量在電橋平衡時(shí)，使R0改變?chǔ)0

，而檢流計(jì)指針偏離零點(diǎn)0.2格（人眼能覺察到的的界限）。實(shí)際測量中往往是采取在電橋平衡時(shí)，R0改變某一值ΔR0

,，使指針偏離零點(diǎn)為2格，然后再取2021/5/915實(shí)驗(yàn)原理

–電橋的優(yōu)缺點(diǎn)電橋的實(shí)質(zhì)是把未知電阻和標(biāo)準(zhǔn)電阻相比較，而制造較高精度的標(biāo)準(zhǔn)電阻并不困難，用電橋測電阻時(shí)，只要檢流計(jì)足夠靈敏，且選用標(biāo)準(zhǔn)電阻作為橋臂，待測值可以達(dá)到其它三臂的標(biāo)準(zhǔn)電阻具有的準(zhǔn)確度。電橋電路中的檢流計(jì)只用來判斷電流有無，并不需要提供讀數(shù)，所以選用的檢流計(jì)只要求有高的靈敏度，其它方面并無苛求。電橋的缺點(diǎn)主要是操作較煩，且不能測量非線性電阻。2021/5/916實(shí)驗(yàn)內(nèi)容-11.先用萬能電表電阻檔粗測電阻的阻值。2.將電阻接到電橋上，根據(jù)電阻值選擇電橋的倍率和讀數(shù)旋鈕（比較臂R0），合適的比率將有4位有效數(shù)字的測量結(jié)果，也就是首位讀數(shù)旋鈕不為零。連接“G”和“外”短接，令電橋使用內(nèi)置的檢流計(jì)和內(nèi)置的電源。3.按下電源開關(guān)按扭“B”，使電橋通電。起初電橋處于非平衡狀態(tài)，點(diǎn)按檢流計(jì)按扭“G”，可觀察到指針的偏轉(zhuǎn)。由偏轉(zhuǎn)方向，判斷讀數(shù)調(diào)節(jié)的增減方向，相應(yīng)調(diào)節(jié)最大的讀數(shù)旋鈕，使指針的偏轉(zhuǎn)幅度減少。2021/5/917實(shí)驗(yàn)內(nèi)容-24.仿步驟3，依照從大到小的次序，不斷調(diào)節(jié)電橋的讀數(shù)旋扭，逐漸使電橋上的檢流計(jì)指針指向零。5.最后，檢查平衡電橋的靈敏度：在電橋平衡時(shí)，改變讀數(shù)旋鈕的值，使檢流計(jì)指針偏移Δn格，相應(yīng)的電阻值改變?yōu)棣0

，計(jì)算電橋的靈敏度2021/5/918實(shí)驗(yàn)內(nèi)容-36.依上方法，測量幾只阻值不同的電阻。7.根據(jù)下式估算測量的不確定度。2021/5/919參考表格2021/5/920注意事項(xiàng)箱式電橋使用時(shí)，電源接通時(shí)間均應(yīng)很短，即不能將B、G兩按鈕同時(shí)長時(shí)間按下；測量時(shí)，應(yīng)先按B后按G，斷開時(shí)，必須先斷開G后斷開B。并養(yǎng)成習(xí)慣。箱式電橋所用電源的電壓大小請看清實(shí)驗(yàn)室提供的說明書或資料，按規(guī)定取值。調(diào)節(jié)比較臂R0的四個(gè)電阻旋鈕時(shí)，應(yīng)由大到小。當(dāng)大阻值的旋鈕轉(zhuǎn)過一格，檢