电桥法测电阻(3).pdf

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1、.实验名称惠斯登电桥测电阻（所属实验室：大学物理实验中心217分室）一、实验基本介绍电桥是一种比较式仪器，是很重要的电磁学基本测量仪器之一。电桥按其结构特点可分为交流电桥和直流电桥，也可分为单臂电桥和双臂电桥；按工作状态可分为平衡电桥和非平衡电桥。惠斯登电桥称为单臂电桥，是最常用的直流电桥，主要用于低电阻的测量。二、实验仪器介绍实验仪器：QJ23型直流电阻电桥，万用电表，电阻若干只。调零旋钮倍率选择灵敏度旋钮图1QJ23型直流电阻电桥、指针万用表、待测电阻【QJ23型箱式惠斯登电桥】如图1所示。箱式直流电桥具有便于携带、准确度高和使用方便等特点。其电路原理图如图2所示。R1、R2为比例臂，

2、Rs为比较臂，改变b点的位置就可以改变R1/R2（即比例系2数K）的比值。例如将倍率开关b置于“10”时，便有R10.9998.90281.009409.09409.0981.009100R28.9020.999实验中Rx的误差主要取决于Rs，而不是R1/R2的比值。从图2可知，比较臂Rs由四只可变的标准电阻相互串联，其总阻值可达9999。所以该电桥可测量1~9999000范围内的电阻，基本量程为100~99990。;..图3为QJ23型箱式电桥面板示意图。面板中下部有四个标有“1000”、“100”、“10”和“1”的旋钮，是用来调节比较臂Rs的，调节范围为0~9999。使用与读取方法同

3、电阻箱。面板右下角的“Rx”接线柱是用来联接被测电阻的；左侧上方的“+E-”用于联接外部电源；“内、G、外”为检流计选择端钮，当“G”和“内”用短路片联接时，则在“G”和“外”之间需外接检流计；在“G”和“外”短路时，则箱式电桥内附的检流计接入了电路。面板右上角为倍率“K”选择开关。面板左下角的“B”“G”按钮，从图2可以看出，前者用于接通电源，后者用于接通检流计支路。在使用图2时，“B”、“G”两个电健要同时使用，但需先按下“B”，再按下“G”；断开时则先松开“G”，再松开“B”，以保护检流计。所以使用箱式电桥时，先将倍率K（R1/R2）确定，然后调节RS使电桥平衡，由公式（3）便可计算

4、出测量结果。三、实验内容预习3.1实验目的1.理解直流电桥的构成和工作原理；图32.掌握万用电表的使用和电桥的调节方法；3.用直流电桥测定电阻的阻值。3.2实验原理3.2.1惠斯登电桥测量电阻的原理惠斯登电桥的原理如图4所示。图中R1、R2、Rs是已知其阻值的标准电阻，它们与待测电阻Rx构成一个四边形，每一边都称为电桥的臂。R1、R2称为比例臂，Rs称为比较臂，Rx称为待测臂。在A、B两端接直流电源E；在C、D两点间接检流计G，结构像桥一样，故称为电桥。当C、D;.图4.两点间的电势不相等时，有电流通过检流计G，电桥不平衡。调节Rs，使检流计中电流为零(Ig＝0)，此时C、D两点间电势相等

5、，电桥达到平衡，于是有：I1Rx=I2Rs(1)I1R1=I2R2(2)R1RxRsKRs(3)R2式中K=R1/R2称为比例系数。由公式(11-3)知，当电桥平衡时，两相对桥臂电阻的乘积相等。显然，Rx可由标准电阻R1、R2和RS求得，与电源的电压无关。所以，电桥测电阻实质上是比较测量法。由于标准电阻有很高的精确度，因而用电桥测电阻也有很高的精确度。3.2.2电桥灵敏度在实验中，我们是通过检流计的指针是否偏转来判断电桥平衡的；所以测量结果的准确程度与检流计的灵敏度有关。当电桥平衡时，如果比较臂RS有一增量RS，电桥的平衡被破坏，使检流计指针偏移n格，则电桥的灵敏度S定义为：nnSRs（4

6、）RsRsRs可以证明，对同型号检流计和电阻组好的电桥，改变其它任一臂，电桥的灵敏度都一样，即灵敏度是唯一确定的。所以公式（11-4）可改写为：nnSRiRx（5）RiRx若检流计在0.2分格以下的偏转变化不可察觉，则当n=0.2分格时，所对应的Rx值可能产生的最大误差为Rx。0.2RxRx（6）S3.3实验内容与步骤（1）先用万能电表电阻档粗测电阻的阻值。对指针式电表，合适的档位能使指针有较大的偏转；对数字式电表，若首位读数是1，则应有4位有效数字，若首位是其它数字，则应有3位有效数字，否则就是档位不合适。.（2）将电阻接到电桥上，根据电阻值选择电桥的倍率和读数旋钮（比较臂Rs），合适的

7、比率将有4位有效数字的测量结果，也就是首位读数旋钮不为零。连接短路片，令电桥使用内置的检流计和内置的电源。;..（3）按下电源开关按扭“B”，使电桥通电。起初电桥处于非平衡状态，点按检流计按扭“G”，可观察到指针的偏转。由偏转方向，判断读数调节的增减方向，相应调节最大的读数旋钮，使指针的偏转幅度减少。（4）仿步骤3，依照从大到小的次序，不断调节电桥的读数旋扭，逐渐使电桥上的检流计指针指向零。（5）当检流计指针指向零时，即