惠斯通电桥测中值电阻和检流计灵敏度的测定

1惠斯通电桥测中值电阻实验目的：（1）掌握惠斯通电桥测电阻的原理（2）学会正确使用箱式电桥测电阻的方法（3）了解电桥灵敏度的概念及提高灵敏度的方法。实验仪器：电阻箱、定值电阻、待测电阻、指针式检流计、稳压电源、箱式惠斯通电桥、HZDH-QJ23a型直流电阻电桥实验原理：1桥式电路的基本结构。电桥的构成包括四个桥臂，“桥”——检流计G和工作电源E。在自组电桥线路中还联接有电桥灵敏度调节器RG。电桥平衡的条件如下：惠斯通电桥(如图1所示)由四个“桥臂”电阻（R2、R3、R4、和Rx）、一个“桥”（b、d间所接的灵敏电流计）和一个电源E组成。b、d间接有灵敏电流计G。当b、d两点电位相等时，灵敏电流计G中无电流流过，指针不偏转，此时电桥平衡。所以，电桥平衡的条件是：b、d两点电位相等。此时有Uab=UadUbc=Udc由于平衡时0gI，所以b、d间相当于断路，故有I4=I3Ix=I2所以44RIRIxx2233RIRIAR2RxBCR4R3DREERG图12可得：432RRRRx一般把KRR32称为“倍率”或“比率”，于是Rx=KR4。要使电桥平衡，一般固定比率K，调节R4使电桥达到平衡。2自组电桥不等臂误差的消除。实验中自组电桥的比例臂（R2和R3）电阻并非标准电阻，存在一定的误差。当取K=1时，实际上R2与R3不完全相等，存在较大的不等臂误差，为消除该系统误差，实验可采用交换测量法进行。先按原线路进行测量得到一个R4值，然后将R2与R3的位置互相交换，按同样方法再测一次得到一个R’4值，两次测量，电桥平衡后分别有：432RRRRx'423RRRRx联立两式得：'44RRRx由上式可知：交换测量后得到的测量值与比例臂阻值无关。3电桥灵敏度电桥灵敏度就是电桥偏离平衡状态时，电桥本身的灵敏感反映程度。在实际测量中，为了便于灵敏度的测量和计算灵敏度对测量结果的影响，多数用电桥的相对灵敏度，用S表示。其定义为44RRnRRnSXX物理意义：桥臂电阻的单位相对变化所引起的灵敏电流计的偏转格数。4正确使用箱式电桥。本实验使用的是QJ23a型电桥，仪器自带工作电源和检流计实验3时不需外接电源和检流计。测量时先根据待测电阻的粗测值选取恰当的比例系数（倍率）Kr，选取的原则是在测量时应将测量盘电阻R4的各个刻度盘都用上，保证测量值有足够的有效数字，再将金属柱开关由“外接”位置换接至“内接”位置。仪器面板上标有B、G字母的按钮，分别表示电源和检流计开关，使用时应断续接通。接通时应先按B钮（先接通电源），再按G钮（后接通检流计）；断开时则应先断G钮（先断开检流计），再断开B钮（后断开电源）。测量完毕后应将短路金属柱重新换接至“外接”位置上。实验内容：（1）用电阻箱搭接电桥，测定待测阻值。1、选择被测电阻及测量参数：选择好待测的电阻，根据其阻值范围选择合适的K值，由K值确定R2、R3的阻值。2、查电源：打开电源，选好输出端，利用电压微调调节输出电压最小，然后关闭电源。3、接线：按照实验线路图布置仪器，依照回路接线法接线。再检查各实验参数及连线是否正确。4、测量：检查完成后，打开电源，调一微小电压输出，观察电路反应是否正常，若不正常（如检流计指针通断时不偏转或偏转过大），则再次检查接线及各电阻阻值。正常后，将电压增大至工作电压，进行测量。5、改变电压重复1---4步骤，记录数据。（2）箱式电桥测电阻1.将待测电阻接Rx至待测电阻接线端的两端，调节检流计调零旋钮使指针为零。2.根据待测电阻的估测值选取适当的倍律K，依次按下G的0.01、0.1和1这3个按键，逐步进行粗、中、细调，改变R0的值使检流计指针指零，记下细挑平衡后R0的值。由Rx=KΔR0，求得Rx，将数据记录在。3.在电桥平衡后，使R0的值改变为ΔR0*，检流计指针偏离平衡点40.2-0.5小格，求出ΔR0’。数据记录与处理：1用电阻箱搭接电桥，测定待测阻值2箱式电桥测电阻次数E/v∆R2=10欧姆Rx/Ὡa/div1317197929361983E/vR3=R4Rx/Ὡ∆R2=0.5欧姆a—SRxRb1Rb2√Rb1Rb2a1/diva2/div12a=/2aadiv—2/2RaSRNRxS3\1981.81985.51983.5101211436370.009096\1981.81985.41983.6101010396720.01E/vR3=R4Rx/Ὡ∆R2=1.0欧姆a—SRxRb1Rb2√Rb1Rb2a1/diva2/div12a=/2aadiv—2/2RaSRNRxS3\1981.61985.31983.477713883.80.02866\1981.51985.31982.566611895.00.03335(注：倍率X1)Rx的不确定度计算：''*11111K33RxxxuRR101111K(%)33RxuaRbR仪'2''2111()()RxRxRxuuu结果：111xxRxRRu''*22211K33RxxxuRR202211K(%)33RxuaRbR仪'2''2222()()RxRxRxuuu结果：222xxRxRRu误差分析：