73电阻测量

实验简介实验原理实验目的实验内容实验仪器实验数据预习题思考题惠斯通(1802～1875)，英国物理学家。在测量电阻及其它电学实验时，经常会用到一种叫惠斯通电桥的电路，很多人认为这种电桥是惠斯通发明的，其实，这是一个误会，这种电桥是由英国发明家克里斯蒂在1833年发明的，但是由于惠斯通第一个用它来测量电阻，所以人们习惯上就把这种电桥称作了惠斯通电桥。实验简介实验目的1、掌握惠斯通电桥测量电阻的原理和方法；2、掌握四端接法测量电阻的原理和方法；3、了解提高电桥灵敏度的几种途径。实验原理1、惠斯通电桥测量原理(测量中值电阻（10-106Ω）)414BCACRVVRR323RRRVVACDC平衡时，VBC=VDC，即341423RRRRRRxRRRRR3214通常称R1、R2为比率臂，比值k=R1/R2称为比率系数或倍率：另外两臂，R3为比较臂，R4=Rx称为测量臂。所以电桥由四臂、检流计和电源三部分组成。21RRKr2、惠斯通电桥的灵敏度用电桥测量电阻时的精度主要取决于电桥的灵敏度。当电桥平衡时，若使比较臂R3改变一微小量ΔR3，电桥将偏离平衡，检流计偏转n格，常用如下的相对灵敏度S表示电桥灵敏度:33nSRR由电桥灵敏度引入的被测电阻值的相对误差为XXRnRS由电桥灵敏度引入的被测电阻值的绝对误差为XXnRRS电桥灵敏度与下面诸因素有关：（1）与检流计的电流灵敏度Si成正比。但是如Si过大，电桥就不易稳定，平衡调节比较困难，所以要选择适当。（2）与电源的电动势E成正比。但是如E过大，测小电阻时，有可能桥臂的分流电流超过电阻箱的允许电流而使电阻箱损坏。（3）大致与桥臂的分流电流成正比，即与R1+R4和R2+R3的阻值成反比。（4）与检流计和电源所接的位置有关。以图的接法为例，当VBC=VAC/2时，电桥灵敏度将获得最大；而当VBC由VAC/2→0时，电桥灵敏度也由最大值→0。图四为端接线法原理图，图中RX是待测低值电阻，Rn是标准电阻。四端接法基本原理是：如果已知流过待测电阻的电流I（可通过测量标准电阻Rn上的电压获得），当测量得到了待测电阻RX的电压UX,则待测电阻RX的值为RX=UX/I3、四端接法测量电阻的原理（测量低值电阻10Ω以下）VR+-IS实验仪器直流稳压电源，万用表，电阻箱3个，检流计,阻值数量级不同的待测电阻5个，电键，连接线等。电路板,待测电阻等。仪器设备检流计仪器设备数字万用表仪器设备数字恒流电源仪器设备稳压源仪器设备电阻箱仪器设备引线极实验实际接线图实验内容1、利用惠斯通电桥测量待测电阻（1）按照图7-1，自搭电桥；（建议先接R1、R2、R3、Rx环路，再在对角线接检流计和电源分路）。（2）适当选取比率臂，以保证待测电阻得到要求的有效位数。（建议先用万用表粗测一下待测电阻的阻值。合理选定R1、R2和R3的值，可取k=R1/R2=0.1并使其符合式（3）电源电压一般不宜取得太高，可取3到5V。（4）接通电键KE和KG，观察检流计(P71)数据大小，改变R3再观察，根据观察的情况正确调整R3，直至检流计数据为零，记下R3值（注意：R3值的读数要记有效数值），算出Rx。测量3个待测电阻的阻值，计算其电桥灵敏度，估计其不确定度【注意】1．电源电压不可用的太高，桥臂的分流电流不可超过电阻箱的允许电流，特别在测小电阻的情况。2．测小电阻时，时间要短，以免发热影响电阻阻值的稳定性。1432xRRRRR2、利用四端接法测量低值电阻（1）自搭实验装置(电路板),注意正确使用电路板；（2）改变电源的输出值，测量待测电阻上电压值。（3）自拟数据表格。（4）实验验证电压引线极接触电阻和引线电阻对测量的影响可忽略不计。（5）用作图法求待测电阻阻值。【注意事项】1．恒流源的供给电流不大于100mA；2．恒流源应预热十分钟后，方可进行测量。3．实验结束时，应关闭电源开关，整理实验仪器。实验数据1.数据记录自拟数据记录表格2.数据处理自拟数据处理表格（1）电阻阻值计算（2）计算由电桥灵敏度引起的Rx的不确定度，由电阻箱引起的Rx的不确定度(参考表电-1)；总不确定度。以某一待测电阻为例写出具体计算步骤.（3）用不确定度表示测量结果说明：电阻的单位习惯用Ω、kΩ或MΩ，一般不用103Ω等。（4）利用四端接法测量低值电阻数据处理要求看实验内容部分。2.电阻阻值测量数据i粗测值/Rx/Ω1231/R2/R3/R321RRRRx其相对不确定度为:222312123123222RRRrRxrRrRrRRRRuuuuuuu其中:===电阻箱电阻的相对误差.=0.001欧,(忽略了第二项)因灵敏度带来的urR1urR2urR3测量结果表示:uuRRrRxRxxx测xRxnuRs22()()xxxRRRuuu4.四端法测电阻i/mA20406080100120U/mv预习题1．什么叫电桥达到平衡？在实验中如何判断电桥达到平衡？2．说说用万用表粗测被测电阻RX的重要性。思考题１．用电桥测量电阻过程中，如何正确使用检流计？２．通过实验现象，分析说明为什么数字电压表的高输入阻抗，可消除电压引线极接触电阻和引线电阻对测量的影响？