大學物理實驗-電橋法測電阻課件

電橋法測電阻大學物理實驗——電橋法測電阻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,只要標準電阻很精確,檢流計足夠靈敏,那么被測電阻的結果就有較高的準確度。

大學物理實驗——電橋法測電阻大學物理實驗——電橋法測電阻大學物理實驗——電橋法測電阻大學物理實驗——電橋法測電阻大學物理實驗——電橋法測電阻實驗目的

1.了解惠斯通電橋測量電阻的原理，學會正確使用電橋測量電阻的方法；

2.了解電橋靈敏度的概念，學習對測量電路系統(tǒng)誤差的簡單校正；

3.掌握箱式直流電橋的使用方法。

大學物理實驗——電橋法測電阻實驗儀器

“+、-”為外接電源的輸人端鈕

“內(nèi)、G、外”為檢流計選擇端鈕

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

大學物理實驗——電橋法測電阻實驗儀器面板上的“B”“G”按鈕，前者用于接通電源，后者用于接通檢流計支路。在使用時，“B”、“G”兩個電健要同時使用，但需先按下“B”，再按下“G”；斷開時則先松開“G”，再松開“B”，以保護檢流計。

大學物理實驗——電橋法測電阻實驗原理

–線路原理K為電橋倍率大學物理實驗——電橋法測電阻

在測量時，要先知道Rx的估測值，本實驗通過萬用表測得，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，由于電表接入而帶來的系統(tǒng)誤差，因而準確度也就提高了。大學物理實驗——電橋法測電阻倍率有效量程分辨力標準度等級指數(shù)（C）基準值（Rs）橋路電源***×0.0010~9.999Ω1mΩ221Ω內(nèi)附3V×0.010~99.99Ω10mΩ0.20.210Ω×0.10~999.9Ω100mΩ100Ω×10~9.999KΩ1Ω1KΩ×100~99.99KΩ10Ω0.5110KΩ×1000~999.9KΩ100Ω2100KΩ15V×10000~9.999MΩ1KΩ251MΩ大學物理實驗——電橋法測電阻實驗原理

–電橋的靈敏度上式是在電橋平衡的條件下推導出來的，而電橋是否平衡，實驗上是看檢流計有無偏轉來判斷的。檢流計的靈敏度總是有限的，例如我們實驗中所用的張絲式指針檢流計，指針偏轉1格所對應的電流大約為10-6A，當通過它的電流比10-7A還要小時，指針的偏轉小于0.1格，我們就很難覺察出來，假設電橋在R1/R2=1調(diào)到了平衡，則有Rx=R0，這時若把R0改變一個量ΔR0，電橋就應失去平衡，從而有電流Ig流過檢流計，但若Ig小到我們檢覺察不出來檢流計偏轉時，那么我們就會認為電橋還是平衡的，因而得出Rx=R0+ΔR0，ΔR0就是由于檢流計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：大學物理實驗——電橋法測電阻

ΔRx是在電橋平衡后Rx的微小改變量(實際上待測電阻Rx是不能變的，在測S時，改變的是標準電阻R0),而Δn是由于電橋偏離平衡而引起的檢流計的偏轉格數(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、檢流計本身的靈敏度、四個橋臂的搭配以及橋路電阻的大小，因此，其并非固定值。大學物理實驗——電橋法測電阻電橋靈敏度的測量在電橋平衡時，使R0改變ΔR0

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

,，使指針偏離零點為2格，然后再取大學物理實驗——電橋法測電阻實驗原理

–電橋的優(yōu)缺點電橋的實質(zhì)是把未知電阻和標準電阻相比較，而制造較高精度的標準電阻并不困難，用電橋測電阻時，只要檢流計足夠靈敏，且選用標準電阻作為橋臂，待測值可以達到其它三臂的標準電阻具有的準確度。電橋電路中的檢流計只用來判斷電流有無，并不需要提供讀數(shù)，所以選用的檢流計只要求有高的靈敏度，其它方面并無苛求。電橋的缺點主要是操作較煩，且不能測量非線性電阻。大學物理實驗——電橋法測電阻實驗內(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)置的檢流計和內(nèi)置的電源。3.按下電源開關按扭“B”，使電橋通電。起初電橋處于非平衡狀態(tài)，點按檢流計按扭“G”，可觀察到指針的偏轉。由偏轉方向，判斷讀數(shù)調(diào)節(jié)的增減方向，相應調(diào)節(jié)最大的讀數(shù)旋鈕，使指針的偏轉幅度減少。大學物理實驗——電橋法測電阻實驗內(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指針指向零。5.最后，檢查平衡電橋的靈敏度：在電橋平衡時，改變讀數(shù)旋鈕的值，使檢流計指針偏移Δn格，相應的電阻值改變?yōu)棣0

，計算電橋的靈敏度大學物理實驗——電橋法測電阻實驗內(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。大學物理實驗——電橋法測電阻萬用表測Rx（Ω）倍率K電阻盤示值R0(Ω)測量值Rx=KR0(Ω)偏轉格量數(shù)ΔnR0改變ΔR0(Ω)靈敏度SΔRx=0.2Rx/S參考表格大學物理實驗——電橋法測電阻注意事項箱式電橋使用時，電源接通時間均應很短，即不能將B、G兩按鈕同時長時間按下；測量時，應先按B后按G，斷開時，必須先斷開G后斷開B。并養(yǎng)成習慣。箱式電橋所用電源的電壓大小請看清實驗室提供的說明書或資料，按規(guī)定取值。調(diào)節(jié)比較臂R0的四個電阻旋鈕時，應由大到小。當大阻值的旋鈕轉過一格，檢流計的指針