大学物理实验报告-单臂双臂电桥和电阻测温实验(完整解答)

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1、电桥实验试题标准答案[采用电桥测量中值电阻]一、实验原理答：惠斯登电桥是用于精确测量中值电阻的测量装置。电桥法测电阻，实质是把被测电阻与标准电阻相比较，以确定其值。由于电阻的制造可以达到很高的精度，所以电桥法测电阻可以达到很高的精确度。1．惠斯登电桥的线路原理惠斯登电桥的基本线路如图1所示。它是由四个电阻R1RxR1，R2，Rs，Rx联成一个四边形ACBD，在对角线AB上P接上电源E，在对角线CD上接上检流计P组成。接入检RmSG流计（平衡指示）的对角线称为“桥”，四个电阻称为“桥R2Rs臂”。在一般情况下，桥路上检流计中有电流通过，因而检流计的指针有偏转。若适当调节某一电阻值，例如改变RE

2、hKRs的大小可使C、D两点的电位相等，此时流过检流计P的电流，称为电桥平衡。则有图1单臂电桥连线图IP=0VC=VD（1）IR1=IRx=I1（2）IR2=IRs=I2（3）由欧姆定律知VAC=I1R1=VAD=I2R2（4）VCB=I1Rx=VDB=I2Rs（5）由以上两式可得R1Rx=Rs（6）R2此式即为电桥的平衡条件。若R1，R2，Rs已知，Rx即可由上式求出。通常取R1、R2为标准电阻，称为比率臂，将R1/R2称为桥臂比；Rs为可调电阻，称为比较臂。改变Rs使电桥达到平衡，即检流计P中无电流流过，便可测出被测电阻Rx之值。2．用交换法减小和消除系统误差分析电桥线路和测量公式可知，

3、用惠斯登电桥测量Rx的误差，除其它因素外，与标准电阻R1，R2的误差有关。可以采用交换法来消除这一系统误差，方法是：先连接好电桥电路，调节Rs使P中无电流，可由式（6）求出Rx，然后将R1与R2交换位置，再调节Rs使P中无电流，记下此时的Rs′，可得R2Rx=Rs′（7）R1式（6）和（7）两式相乘得Rx2=RsRs′或Rx=RsRS′（8）这样就消除了由R1，R2本身的误差对Rx引入的测量误差。Rx的测量误差只与电阻箱Rs的仪器误差有关，而Rs可选用高精度的标准电阻箱，这样系统误差就可减小。二、实验仪器答：电源，滑线变阻器，电阻箱（3个），灵敏检流计，待测中值电阻，带保护电阻的开关，开关，

4、导线若干。三、实验步骤答：1、把检流计的开关打开，对其进行机械调零，完成后关闭开关。2、按照图1所示的电路连接好线路，设定电源电压为5V，滑线变阻器处于安全位置。3、设定R1和R2的值，R1/R2=200Ω/200Ω，调节可调电阻Rs到适当阻值，闭合总开关。4、打开检流计开关，看检流计是否有偏转，调节Rs阻值，直到检流计指针指零。5、闭合检流计支路上带保护电阻的开关，再次仔细调节Rs，直到检流计指针精确指零。6、记下Rs的阻值。平衡法测量到此完成。7、交换R1与R2位置，重复步骤4、5，记下Rs阻值Rs’，交换法测量完成。8、关闭电源，关闭检流计开关，收拾仪器。四、原始数据记录答：桥臂电阻电

5、阻值比较电阻电阻值R1200.1ΩRs199.8ΩR2199.9ΩR′S200.7Ω五、原始数据处理，给出测量结果，误差分析答：（1）平衡法：R2001.1R=R=×1998.≈2000.ΩXSR1999.2仪器不确定度：ΔR=∑R×a%+R0=2×100×5.0%+1×1.0×5%+.003=.1035Ω1Δ=1×100×5.0%+9×10×1%+9×1×2%+9×1.0×5%+.003=.1655ΩR2Δ=1×100×5.0%+9×10×1%+9×1×2%+8×1.0×5%+.003=.165ΩRS不确定度相对值：222222ΔRX⎛⎜ΔR1⎞⎟⎛⎜ΔR2⎞⎟⎛⎜ΔRS⎞⎟⎛.1035⎞

6、⎛.1655⎞⎛.165⎞=⎜⎟+⎜⎟+⎜⎟=⎜⎟+⎜⎟+⎜⎟=3.1%RX⎝R1⎠⎝R2⎠⎝RS⎠⎝2001.⎠⎝1999.⎠⎝1998.⎠不确定度：ΔR=R×3.1%=6.2Ω≈3Ω，结果：R=200±3(Ω)。XXX误差分析：由于RX的计算结果与R1，R2，RS三个电阻都有关，而每个电阻的不确定度都会传递到最终结果，所以误差稍大。（2）交换法：R=RR′=1998.×2007.=2002.ΩxsS仪器不确定度：ΔR′=2×100×5.0%+7×1.0×5%+.003=.1065ΩS2222ΔRX⎛⎜ΔRS⎞⎟⎛⎜ΔRS′⎞⎟⎛.165⎞⎛.1065⎞相对误差：=⎜⎟+⎜′⎟=⎜⎟+⎜⎟

7、=.049%RX⎝2RS⎠⎝2RS⎠⎝2×1998.⎠⎝2×2007.⎠不确定度：ΔR=R×.049%≈1Ω，结果：R=200±1(Ω)。XXX误差分析：消除R1，R2的影响，不确定度大大减小了，但仍然存在仪器误差。另外，检流计的微小偏转也能带来读数误差。附：电阻箱的准确度等级如下：旋钮倍率×10000×1000×100×10×1×0.1准确度等级0.10.10.5125六、回答问题1、如何确定电阻箱仪器误差