实验试题练习1-电学(上).doc

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1、大同杯决赛复习练习卷实验试题练习1-电学（上）题目1平衡电桥测电阻.电桥法测量是重要测试技术之一，不但用于电工测试技术，而且在非电量测量中也广泛采用，如电阻、电流、电感、电容、频率、压力、温度等。由于它的灵敏度、精确度相对较高，又有结构简单、使用方便等特点，在现代自动化控制，仪器仪表中许多都利用电桥这些特点进行设计、调试、控制。测电阻有多种方法，如伏安法，欧姆表法等，它们多数都不同程度地受到电表精度和接入误差的影响。但使用电桥法测电阻是一种比较法，上述影响比较小，只要标准电阻很精确，检流计足够灵敏，那么被测电阻的结果就有较高的准确度。但电桥法测电阻也受到一定限制。如对高电阻（>106W）测量就

2、不适用，必须选择其它测量方法。如冲击电流计法、兆欧表法、伏安法等。本实验主要介绍用单臂电桥（惠斯通电桥）法测量中值电阻（1W~106W）。[学习重点]1．掌握用惠斯通电桥测量电阻的原理和方法。2．学习用交换法减小和削除系统误差。3．初步研究电桥的灵敏度。[实验原理]1．惠斯通电桥的线路原理惠斯通电桥的基本线路如图4-13-1所示。它是由四个电阻R1、R2、RS、Rx联成一个四边形ABCD，在对角线AB上接上电源E，在对角线CD上接上检流计G组成。接入检流计（平衡指示）的对角线称“桥”，检流计的作用就是将“桥”两端的电位UC和UD直接进行比较。而四边形的每一条边称为电桥的一个“桥臂”。在一般情况

3、下，桥路上检流计中有电流通过，因而检流计的指针有偏转。若适当调节电阻值，例如改变RS的大小，可以使C、D两点的电位相等，即UC=UD，此时流过检流计G的电流Ig=0，这称为电桥平衡。即有RxI1I2KgKEBADCGRSR2R1UC=UDIR1=IRx=I1IR2=IRS=I2由欧姆定律知道UAC=I1R1=UAD=I2R2UCB=I1Rx=UDB=I2RS图4-13-1由以上两式可得（4-13-1）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，R1／R2称为桥臂比，改变RS使电桥达到平衡，即检流计G中无电流流过，便可测出被测电阻Rx之值。2．

4、用交换法减小和消减系统误差大同杯决赛复习练习卷分析电桥线路和测量公式可知，用惠斯登电桥测量电阻Rx的误差，除其它因素外，与标准电阻R1、R2的误差有关。我们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G中无电流，可由式（4-13-1）求出Rx。然后将R1与R2或RS与Rx交换位置，再调节RS，使G中无电流，记下此时的R¢S，可得（4-13-2）式（4-13-1）和（4-13-2）两式相乘得R2x=RSR¢S或（4-13-3）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

5、可减小。3．电桥的灵敏度（4-13-1）式是在电桥平衡的条件下推导出来的，而电桥是否平衡，实际上是看检流计是否有偏转来判断。检流计的灵敏度总是有限的，如我们实验中所用的检流计，指针偏转一格所对应电流大约为10-6A。当通过它的电流比10-7A还要小时，指针的偏转小于0.1格，就很难觉察出来。假设电桥在R1／R2=1时调到了平衡，则有Rx=RS。这时，若把RS改变DRS，电桥就应失去平衡，检流计中有电流Ig流过。但是，如果Ig小到使检流计觉察不出来，那么，我们就会认为电桥还是平衡的。因而得出Rx=RS十DRS，DRS就是因为检流计灵敏度不够而带来的测量误差DRx。对此，我们引入电桥灵敏度的概念，

6、其定义为S=Dn/（DRx/Rx）（4-13-4）DRx是在电桥平衡后Rx的微小改变量（实际上是改变RS，可以证明，改变任一臂所得出的电桥灵敏度是一样的），Dn是由于电桥偏离平衡而引起的检流计的偏转格数。S越大，说明电桥越灵敏，带来的误差也就越小。例如S=100格，一般我们可以觉察出检流计有0.2格的偏转，这样，只要RS改变0.2％，我们就可以觉察出来。也就是说，由于检流计灵敏度的限制所带来的误差肯定小于0.2％。S的定义式可变换为(4-13-5)式中，Si为检流计的电流灵敏度，Sl为电桥线路的灵敏度。即电桥的灵敏度不仅与检流计的灵敏度有关，而且还与线路参数（R1、R2、RS、Rx、E）的取值

7、有关。一般在用电桥测电阻时，应保证较高的电桥灵敏度。在检流计、电源一定的情况下，桥臂电阻的取值及桥臂比，都会影响电桥的灵敏度。同时要合理确定桥臂比R1／R2之值，使测量结果的有效数字位数足够多，一般应比由误差决定的位数多一位。但在测量时还应保证在改变RS的最小可调档（DRSmin）两次，或改变量为仪器误差DI时应能觉察出检流计指针的偏转（0.2格）。否则，位数再多也是不实际的。1．QJ23A型携带