实验九惠斯登电桥测电阻

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1、实验九惠斯登电桥测电阻简介电桥法是电学的基本测量方法之一，它是测量电阻的很重要也是应用最为普通的一种方法。利用桥式电路制成的电桥是一种用比较法进行测量的精密仪器，它在电测技术中应用十分广泛，可以用来测量电阻、电容、电感、频率、温度、压力等许多物理量。电桥有多种类型，惠斯登电桥（单臂电桥）是其中的一种，它通常用来精确测量10〜10Q的中值电阻。实验目的1.掌握惠斯登电桥测量电阻的原理和使用方法。2.学习用交换法消除自搭电桥的系统误差。3.学习用箱式惠斯登电桥测电阻。4.直流电桥的灵敏度及影响它的因素仪

2、器及用具箱式惠斯登电桥，指针式检流计，滑线变阻器，电阻箱，稳压电源，待测电阻，开关等。实验原理1.单臂电桥原理如右图所示，将四只电阻Rx、R0、Rl、R2接成一个四边形，在对角A、B两点连接直流电源，在另一对角C、D之间接入检流计，这就构成了惠斯登电桥（单臂电桥）。四边形的每一条边称为电桥的桥臂。由于G所在的这条支路好象是ACB和ADB两条并联支路的“桥”，所以称为电桥。故UAC?UADUCB7UDB根据欧姆定律有：I3RX?I4ROI1R1?I2R2因为11?1312?14以有8RXROR?Rx?

3、lROR1R2R2通常称R1,R2为比例臂，R0为比较臂，而RX称为测量臂。电桥法测电阻的实质，是用己知电阻和未知电阻相比较而得出未知电阻，这是一种比较测量法，故电桥法是一种比较仪器。由于一般标准电阻可以做得比较精细，灵敏电流计可检测mA至UA甚至更小的电流，故电桥法测电阻可以达到很高的精确度。在图中，与检流计串联的电阻RG为检流计的保护电阻。在电桥调节平衡的过程中，先使RG取较大的值，以免较大的电流通过检流计，随着电桥逐渐趋于平衡，RG的值可适当减小直到为零。1.单臂电桥测电阻的误差平衡电桥法测电

4、阻的误差，主要来自两方面：1）电桥灵敏度S带来的误差.电桥是否己经平衡，依赖于检流计是否指零。因而检流计的灵敏度大小直接影响了判断性。即判断检流计是否指零所产生的误差决定了电桥的灵敏度。电桥灵敏度的定义为:S??nXX式中？RX是在电桥平衡时RX的微小改变量，？n是由于RX有一微小改变量后，电桥失去平衡引起检流计偏转的格数。实际上，待测电阻RX—般不能改变，所以只能改变比较臂的阻值，以R0R0代替?RX，于是RXSnRX为：S?RX?n?R00显然，电桥灵敏度S愈大，表明电桥的灵敏度愈高，判断所得的

5、平衡点愈精确，由电桥灵敏度带来的误差愈小，S的单位通常用“格”来表示。理论与实验都已证明，电桥的灵敏度与下面几个因素有关：(1)与检流计的电流灵敏度Si成正比，Si的值大电桥的灵敏度就高。但如果Si值太大，则电桥不易稳定，平衡调节就比较困难，因此应选用时的灵敏度的检流计。(2)与检流计的内阻Rg以及串联RG的电阻有关，Rg及RG越小，电桥的灵敏度越高。(3)与电源的电动势成正比。(4)与桥臂电阻有关，桥臂电阻大，则灵敏度低。此外，电桥的灵敏度还与电源和检流计所接的位置、以及电源极性等有关。提高电桥灵

6、敏度的途径：通过对电桥灵敏度定义式的数学推导(不在实验教学范围内，略去)，可以得到下列结论:(1)在不超过桥臂电阻额定功率的情况下,增加电源电压可提高电桥灵敏度。⑵选用灵敏度较高的检流计可提高电桥灵敏度。通常假定仪表的?n0.22分度为难以分辨的界限，电桥灵敏度S???RX?RX10XX0.2?RX0.2Rl??R0??n?n?R2由灵敏度带来的误差为?Rs?2)桥臂电阻带来的误差：由电桥定义式可知的测量误差可以用下列相对不确定度估计：ERx?[(uRlRl)?(2uR2R2)?(2uR0R0)]1

7、22式中uRl,uR2,uR0分别为Rl，R2和R0测量不确定度，它既包含仪器误差，又包含由于测量带来的误差。为消除R12的比值的系统误差对测量结果的影响，当时R12为定值时，交换R0和Rx的位置再测一次，使产生的系统误差方向相反，从而抵消测量中的部分系统误差，称为交换法，它是处理系统误差的基本方法之O取两次测量结果Rx和Rx的平均值作为Rx，可得12Rx?(RxlRx2)这样消除R1和R2木身的无差而带来系统误差。Rx和Rx只与电阻箱R0的仪器误差有关。1212可得出：由电阻箱仪器误差引起的不确定

8、度与电桥灵敏度引起的不确定度的合成。实验内容1.用自组电桥测一标称值为固定值的电阻。用电阻箱按图自搭电桥（1）接好电路，拟好实验步骤，经教师检查后方可通电做实验。需特别注意实验屮勿超过电阻箱的额定电流。（2）调节电桥，使他工作在最灵敏状态取R12?l，测量待测电阻，并以交换法消除装置不对称引起的系统误差。2.用箱式电桥测电阻仪器介绍：QJ24市电型直流电阻电桥，采用惠斯顿电桥线路，具有内附指零仪和内附稳压电源，接通交流220V电源就可工作。测量电阻值为1D〜1.11M