（科大奥锐模拟平台）（自组式直流电桥测电阻）惠斯登电桥实验实验报告（实验满分，含有实验数据图）.doc

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学生姓名休向凡学号xxx成绩系（院）别电气与机械工程学院专业电气及其自动化班级XXX课程名称大学物理实验日期2020年4月5日组别合作者实验室物理仿真实验平台实验台号指导教师XXX实验名称＿＿＿惠斯通电桥＿＿＿＿＿＿【实验目的】1.掌握电桥测电阻的原理和方法。2.了解减小测电阻误差的一般方法。3.学会用检流计的指针波动来判断电桥电阻是否平衡。【仪器设备】本实验用到的实验仪器有：电压源、滑线变阻器（2-12- 个）、四线电阻箱（3个）、检流计、待测电阻、电源开关，实验场景如下图组所示：（以上均在虚拟平台上的实验）【实验原理】电阻按其阻值可分为高、中、低三大类，R≤1Ω的电阻为低值电阻，R>1MΩ的称高值电阻，介于两者之间的电阻是中值电阻，通常用惠斯通电桥测中值电阻。1、惠斯通电桥的工作原理-12- 惠斯通电桥原理，如图6.1.2-1所示。图6.1.2-12、电桥的灵敏度电桥是否平衡，是由检流计有无偏转来判断的，而检流计的灵敏度总是有限的，假设电桥在R1/R2=1时调到平衡，则有Rx=R0，这时若把R0改变一个微小量△R0，则电桥失去平衡，从而有电流IG流过检流计。如果IG小到检流计觉察不出来，那么人们会认为电桥是平衡的，因而得到Rx=R0+△R0，△R0就是由于检流计灵敏度不够高而带来的测量误差△Rx。引入电桥的灵敏度，定义为：S=△n/(△Rx/Rx)式中的△Rx是在电桥平衡后Rx的微小改变量（实际上若是待测电阻Rx不能改变时，可通过改变标准电阻R0的微小变化△R0来测电桥灵敏度），△n是由于△Rx引起电桥偏离平衡时检流计的偏转格数，△n-12- 越大，说明电桥灵敏度越高，带来的测量误差就越小。S的表达式可变换为：S=△n/(△R0/R0)= △n/△IG（△IG/(△R0/R0)）=S1*S2其中S1是检流计自身的灵敏度，S2=△IG/(△R0/R0)由线路结构决定，故称电桥线路灵敏度，理论上可以证明S2与电源电压、检流计的内阻及桥臂电阻等有关。3、交换法（互易法）减小和修正自搭电桥的系统误差自搭一个电桥，不考虑灵敏度，则R1、R2、R0引起的误差为△Rx/Rx=△R1/R1+△R2/R2+△R0/R0。为减小误差，把图6.1.2-1电桥平衡中的R1、R2互换，调节R0，使IG=0，此时的R0记为R0’,则有：Rx=R2/R1 R0’这样就消除了R1、R2造成的误差。这种方法称为交换法，由此方法测量Rx的误差为△Rx/Rx=1/2(△R0/R0+△R0’/R0’)即仅与电阻箱R0的仪器误差有关。若R0选用具有一定精度的标准电阻箱，则系统误差可以大大减小。 -12- 【实验过程】1、标准电阻Rn选择开关选择“单桥”档；2、工作方式开关选择“单桥”档；3、电源选择开关选在有效量程里；4、G开关选择“G内接”；5、根据Rx的估计值，选好量成倍率，设置好R1、R2值和R3值，将位值电阻Rx接入Rx接线端子（注意Rx端于上方短接片应接好）；6.按直流电桥实验的实验电路图，正确连线。7、线路连接好以后，检流计调零。8、调节R3各盘电阻，平衡后，可以选择20mV或2mV挡，细调R3，使电桥平衡；9、测量并计算出待测电阻值Rx，微调电路中的电阻箱，测量并根据电桥灵敏度公式:S=△n/(△Rx/Rx)或S=△n/(△R0/R0)计算出直流电桥的电桥灵敏度。10、打开仪器电源开关、面板指示灯亮；11、按下式计算被测电阻值：Rx=(R2/R1)R3；12、记录数据，并计算出待测电阻值。 -12- 【原始记录】-12- -12- -12- 【数据处理】在测定Rx之后，保持比例臂R1、R2不变，将比较臂Rs与测量臂Rx的位置对换，再调节Rs使电桥平衡，此时Rs变为Rs，则有：Rx=根号下RsRs。灵敏度等详细数据在原始记录里面。-12- 【结果分析】1.检流计灵敏度可导致偶然误差增大。2.导线电阻可使测量值偏大或偏小,跟电路中电阻分布有关,属系统误差。3.待测电阻两端接触电阻均可造成测量结果偏大。4.实验中周围的电子设备干扰。5.电阻随温度变化有所改变。6.选择的R1和R2过小造成系统误差，增大灵敏度。-12- 【问题讨论】问：若电桥平衡后改变电源与检流计的位置，电桥是否仍然平衡？答:仍然平衡，电源与检流计易位，导致电路连接方式（更科学的说法是：电路拓扑结构）变化了。开始R1//R2和R3//R4(//表示并联),换位置后就是R1//R3和R2//R4了。-12- -12-