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1、实验报告3直流电桥(惠斯登电桥)测电阻姓名:班级:一.[实验目的]1.理解并掌握用电桥电路测定电阻的原理和方法。2.学会自搭电桥,并学习用交换法减少和修正系统误差。3.掌握携带式直流单电桥的使用方法,并对测量结果的不确定进行评定。二.【实验仪器】稳压直流电源,电阻箱(3个),检流计,开关,导线,待测电阻,JQ24型电桥。三.【实验原理】1.原理介绍惠斯登电桥(单电桥)是最常用的直流电桥,图3-1是它的电路原理图。图中R1,R2和R是已知阻值的标准电阻,他们和被测电阻Rx连成一个四边形,每一条边称作电桥的一个臂。对
2、角A和C之间接电源E;对角B和D之间接电流计G,它像桥一样。若调节R使检流计中电流为零,桥两端的B点和D点电位相等,电桥达到平衡,这时可得I1R=I2Rx,I1R1=I2R2;两式相除可得Rx=R2R/R1(3-1)当R1,R2为已知时,可以通过调节R使电桥达到平衡,从而由式(3-1)求得待测电阻Rx的值。这里R1,R2为电桥的“比率”臂,R为电桥的“比较”臂。2电桥的测量误差电桥的测量误差主要由两方面的因素决定:一是桥臂电阻R1,R2和R本身的误差;二是电桥的灵敏度.下面分别予以讨论(1)交换法消除比率臂R1,
3、R2的误差影响保持R1,R2不变,交换R,Rx的位置,调节R使电桥再次达到平衡,设这时电阻植为R`,根据电桥平衡条件有,Rx=(R1/R2)R`由式(3-1)和式(3-2)得R=√R·R'由于式中不含有R1,R2,就这样消除了由于R1,R2,不准确带来的误差.(2)电桥的灵敏度测量时,我们根据检流计的指针有无偏转来判断电桥是否平衡的,不说明通过它的电流绝对为零,而只是反映电流小到检流计测不出来。用来反映检流计对多小的电流都有明显反映的参数,称为检流计的灵敏度。当电桥达到平衡时,使R改变一个适当的量。R,这时检流计
4、偏转N个小格,定义检流计的灵敏度为S=No/R/RS的物理意义为:比较电阻的单位相对改变量引起检流计的偏转量.S越大,电桥越灵敏,带来的误差越小.四、[实验内容]1.自搭电桥(1)按图3-1组装电桥,对待测电阻分别测定;固定R1,R2交换R,Rx位置,再对待测电阻分别测定。(2)测电桥灵敏度:调R使电桥平衡,让检流计指示零;改变R,让检流计偏转2~5个小格,记下偏转的格数N和⊿R2.用JQ24电桥测定:对每一个待测电阻,都要根据每一被测电阻的标称值,首先选定比率C并预置测量盘,接着调电桥平衡,得到测量盘读数R值。
5、3.列表数据表格并利用公式计算待测电阻值及电桥灵敏度。四、[数据处理]1.自搭电桥Rx2Rx4Rx5R1038.0210.012.1R’1025.2205.212.0根据Rx=√R·R’得出:Rx2=1031.6Rx4=207.6Rx5=12.02.箱式电桥Rx2Rx4Rx5C10.10.01R101120211327R’101020231329N344⊿R122根据S=N/(⊿R/R),解得:S2=3033S4=404.2S5=26.54五、结果分析1.自搭电桥所测的R与R’结果相差不大,误差应为系统误差。2.
6、箱式电桥所得灵敏度并不相同,可能与比率有关。由上述实验数据可分析得出,用箱式电桥测电阻要注意比率的选取,实验出现的问题就是整理数据时算出来的数过大有点离谱,未找到原因。待测电阻的阻值越高其灵敏度越低,测出来的数据越不准确。在实验中遇到检流计的指针偏转一边和总不偏转的情况,经检查偏转一边是因为R的阻值太大或太小;R与检流计之间的接线柱接错,总不偏转是因为检流计内部断路。六、[讨论分析题](P331)在用自组电桥测电阻时,检流计总是偏向一边或总不偏转,分别说明这两种情况可能在何处发生了故障。答:检流计指针不动:(1)
7、检流计损坏;(2)原因可能是电路回路未接通。检流计指针偏向一边:原因可能是电桥的比率臂(倍率)选得不恰当。若是比率臂选择不当,则改变比率臂的值就能使指针偏向另一边.1.直流电桥测电阻使用的是什么方法?为什么它具有较高的测量精度?答:比较法;因为当电流计中无电流时:R1=R2;R=RxRx=R*(R1/R2)。由于Rx只与R1,R2,R有关,与通过的电流无关,检流计非常敏感,所以测量的精确度很高。