物理学专业论文

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1、厚德树人笃学致用•T^^»w^WwfTwfYwfYwfYw^Yw

2、降的原因，本文通过交换比例臂&与Rs的位置以及适当提高电源电压E的数值的方法，很好的解决了由上述原因造成的惠斯通电桥灵敏度下降的问题，提高了惠斯通电桥测量的精确度。关键词：惠斯通电桥；灵敏度；系统误差；电压“屯桥”是电磁学屮基本测量仪器么一，它主要用来测量电阻器的阻值、线圈的电容和电容器的电容及其损耗。在“电桥”屮，我们一般选用惠斯通电桥测量电阻的阻值，因为它能较精确的测量几十欧至几十万欧的中值电阻的阻值山。简单说，电桥法测电阻的基本原理是属于比较测量法，即是将待测电阻与标准电阻进行比较以确定其数值⑵。由于测量时所选用的电阻箱的精确度、电压以及电流计等各方面因素的影响，使验过程

3、中产生系统误差，影响了测量的准确度。本文就是从适当提高电源电压和交换两个比例臂的位置两方面着手，探究此两种措施对提高电桥灵敏度所起的作用。1.斯通电桥的基本原理1.1电路原理图图1为惠斯通电桥的原理图，又名“直流单臂电桥”。由图1可知，惠斯通电桥分别由ab、be、cd及da四条支路构成，每条支路中分别含有电阻R2、心、&及R3，四个电阻彼此连成回路；b、d两点间接入一个检流计和限流电阻Rg，而后在a、c两端接入直流电源E盒一个可调的滑线电阻。当开关S闭合后，各支路中均有电流通过，分别为12、11、【4、13(如图1中标示)，检流计犹如一座“桥”联通了支路abc和adc,这样可直

4、接比较b、d两点的电势，电桥Z名由此而来山。闭合开关S,并调节各个可调电阻箱的阻值，使b点的电位Vb与d点的电位Vd相等，即Vb=Vd。此时，流过检流计的电流为0(Ig=0),此时的电桥达到平衡状态，称之为“电桥平衡”，且有关系：I2=I1,I3=I4(1)此外，因为Vb与Vd相等时，电位差(va-vb)和(乂一Vd)相等，说明R2上的压降等于R3的压降。同理，(Vc—Vb)和(Vc-vd)也相等，说明Rx上的压降等于R4的压降，即I2R2F3R3，IiRx=14R4(2)将(2)中的两式相除，得到【2只2I?R3/oxIiRx_hR4-将(1)代入(3),得RoRx=R3R4

5、(4)由(4)可知，屯桥平衡吋，待测电阻Rx的阻值可由R2、R3、力得出，因此,我们只需测得R2、R3、R4的大小，就可计算出Rx的阻值，其计算公式为：Rx=卷R4=CR4(5)式中C占是一个常数，通常称之为比例臂倍率⑶。不难看出，既然心要依靠R2、R3、％来得出，那由此得出的结果的精度也就由R2、R3、R4三个电阻箱的精度决定，也就是系统误差的来源之一。1.惠斯通电桥的灵敏度在使用惠斯通电桥的过程中，判断电桥平衡与否主要依据检流计的指针是否偏转；如果检流计的指针未发牛左右偏转，那么此时的电桥就达到平衡状态。所谓“电桥平衡”，从理论上说应该是Ig=0；但实际上往往是当Ig小到无

6、法驱动检流计指针偏转，或其偏转难以使人觉察，以致我们仍认为『0,电桥仍平衡，这样就会在实验当中引入一个误差⑷。当电桥平衡后，将其中一个桥臂电阻％改变一小变量肚4,引起检流计偏转为n格，这时电桥灵敏度S定义为⑸：2.影响惠斯通电桥灵敏度的因素在物理实验屮，误差主要来源于两个方面，一是仪器的误差，二是人为的误差。在本实验中，主要考虑由电桥灵敏度不够引入的课差，即实验仪器的课差。而影响电桥灵敏度的因素有如下几点：检流计的灵敏度、检流计的内阻以及实验电路的电压。3.1电桥灵敏度与检流计灵敏度的关系检流计的灵敏度与电桥灵敏度呈正比关系，也就是说，检流计灵敏度高，则电桥灵皱度就高；反Z,则

7、越低。根据图1,在（6）式的基础上，我们再定义流过检流计的电流为Ig,且Ig=S检流计•n（S检流计为检流计灵敏度），则由（6）式可得：由此亦可看出，电桥灵敏度s与检流计灵敛度k呈反比关系。然而，用提高检流计灵敏度的方法来提高电桥灵敏度是由条件的。检流计灵敏度过高，则电桥不易稳定，调节平衡比较困难；检流计灵敏度过低，测量的精度乂难以保证。因此，在实验过程中适当地选择检流计，以满足电桥对检流计灵皱度的需要就十分必要⑹。3.2电桥灵敏度与检流计内阻&的关系任何一个元器件自身都存在一个内阻；对于检