實驗2 惠斯通電橋測電阻

聊城大學(xué)基礎(chǔ)物理實驗室實驗2惠斯通電橋測電阻用伏安法測量電阻時，不可避免地存在系統(tǒng)誤差。為了提高測量的精確度，可以采用將待測電阻與標(biāo)準(zhǔn)電阻相比較的方法得出待測電阻。一、基本教學(xué)要求1．掌握直流單臂電橋測電阻的原理，并通過它初步了解一般橋式電路的特點；2．學(xué)會正確使用箱式電橋測電阻；3.了解提高電橋靈敏度的方法。二、實驗原理檢流計G示零值，即橋臂電流,電橋達(dá)到平衡，這時有：；；于是；，由此得:其中Rx為待測臂，Rs為比較臂，、為比例臂?？捎脫Q臂測量來消除比例臂造成的誤差。測量精密度取決于電橋的靈敏度。如某待測電阻有1%的改變時，檢流計指針相應(yīng)偏離平衡點格，則相對靈敏度S＝100格，測量電阻的精密度取決于電橋的靈敏度。電橋的靈敏度與下面諸因素有關(guān)：1.與檢流計的電流靈敏度成正比。2.與電源的電動勢E成正比。3.與電源的內(nèi)阻和限流電阻有關(guān)。4.與四個橋臂電阻的搭配有關(guān)。5.與檢流計的內(nèi)阻有關(guān)。參考文獻(xiàn):1、提高單臂電橋靈敏度的理論與實驗分析，姜立軍，唐山師范學(xué)院學(xué)報，2005,27（2）：44-46.2、惠斯通電橋的理論研究，楊萬明，大學(xué)物理，1994,13（5）：7-12.3、單臂電橋電阻搭配對測量靈敏度的影響，陶秀梅，遼寧師專學(xué)報，2006,8（2）。4、單臂電橋靈敏度最大值條件的研究，張慧蘭，南方冶金學(xué)院學(xué)報，2001,22（1）：51-54.三、實驗內(nèi)容1.用單臂電橋選取合適的比例臂測量給定的電阻，并消除比例臂造成的測量誤差。2．測量電橋的靈敏度，并討論靈敏度與各影響因素的具體關(guān)系。四、測量數(shù)據(jù)及數(shù)據(jù)處理1.用自組電橋測量電阻。取電源電壓小于10V，選擇合適的比例臂測量給定的電阻。Rx標(biāo)定值R1R2RS（Ω）測量值（Ω）(Rx=RS*R1/R2)Rx測量值1000Ω500500換臂前換臂后50500換臂前換臂后504000換臂后換臂后結(jié)果與分析：影響測量誤差的因素有哪些？2.測量電橋的靈敏度改變電壓E=3VE=10V改變R1/R250/500500/500500/50結(jié)果與分析：比例臂的比值及電流對靈敏度有何影響？3.用箱式電橋測量待測電阻（電壓4.5V）Rx（Ω）倍率RS（Ω）測量值（Ω）(Rx=RS*倍率)1000Ω0.1110五、訓(xùn)練的基本方法與技能練習(xí)電橋的使用。六、教學(xué)重點及難點重點：電路平衡的調(diào)節(jié)。難點：靈敏度的測量，比例臂誤差的消除。七、思考題及參考答案1．怎樣消除比例臂造成的系統(tǒng)誤差？提示：換臂測量。2．電橋的靈敏度與哪些因素有關(guān)？電橋靈敏度是否越高越好？提示：與檢流計的靈敏度成正比；與電源的電動勢E成正比；與電源的內(nèi)阻和限流電阻有關(guān)；與四個橋臂電阻的搭配有關(guān)；與檢流計的內(nèi)阻有關(guān)。電橋的靈敏度越高，調(diào)節(jié)電橋平衡越困難，靈敏度高到一定程度無法使電橋平衡。3．在調(diào)節(jié)電橋平衡的過程中，和應(yīng)如何變化？為什么？提示：為了保護(hù)電表，開始找平衡點時應(yīng)把和預(yù)置到最大。逐漸減小和，調(diào)節(jié)電橋平衡，這樣靈敏度會增大，測量精度高。4．你如何根據(jù)檢流計指針的偏轉(zhuǎn)方向來調(diào)節(jié)，很快找到“平衡點”？提示：先把RS調(diào)到粗側(cè)值附近，迅速點一下電鍵看指針偏轉(zhuǎn)大不大。若大，則把RS減小、增大一級，根據(jù)指針偏轉(zhuǎn)方向進(jìn)行調(diào)節(jié)。（也可先確定表針的偏轉(zhuǎn)規(guī)律，實驗室中的檢流計是向電位高的一側(cè)偏轉(zhuǎn)，根據(jù)檢流計兩側(cè)電位高低進(jìn)行調(diào)節(jié)。）5．在調(diào)節(jié)電橋平衡時，如果檢流計指針不偏轉(zhuǎn)，可能的原因是什么？如果無論怎樣改變的值，檢流計指針始終偏向一邊，其原因是什么？提示：不偏的可能原因是主電路是斷路或檢流計所在支路是斷路。如果總向一側(cè)偏，可能是檢流計的另一側(cè)兩個橋臂所在支路是斷路。6.能否用單臂電橋測量低值電阻?可以，但得減小導(dǎo)線電阻及接觸電阻的影響。參考文獻(xiàn)：1.用單臂電橋測量接線電阻和接觸電阻,劉先慧,大學(xué)物理實驗,2002,15(1):39-40.2.用單臂電橋測低電阻,劉少杰,物理通報,2001,(3):30-31.八、評分標(biāo)準(zhǔn)1、實驗預(yù)習(xí)報告占20%實驗原理應(yīng)介紹單臂電橋測量電阻的原理，如何消除比例臂造成的測量誤差，理解電橋靈敏度的概念。實驗步驟能較詳細(xì)的介紹實際的測量過程。2、課堂表現(xiàn)（測量及記錄）占40%按時上課10分（遲到扣10分）；實驗過程認(rèn)真，不應(yīng)付，愛護(hù)儀器，測