电桥2

大学物理实验讲义深圳大学物理实验中心一、实验目的1、掌握惠斯登电桥测量电阻的原理，掌握惠斯登电桥的使用方法，检测电桥灵敏度。2、掌握惠斯登电桥测量电阻的原理，以及对电桥灵敏度的检测。3、掌握非平衡电桥测量动态电阻的原理和实验思想。二、实验原理平衡时:B、D两点等电位。桥路上无电流I1I2I1I2121xIRIR1022IRIR102xRRRR0xRKR其中K=R1/R2叫比例臂1、惠斯登电桥的线路原理问题1：在偏离平衡状态较远时，如何保护检流计？保护检流计的措施：灵敏度GR0R1RxR21、开始测量时，不知平衡程度，要把R放在最大位置（灵敏度最小），逐步调平，然后逐步减小R直至R减为零（灵敏度最大）也能平衡，测量才结束。RX1000内接外接灵敏度调零电源指示电源选择G外接RxBGX100X10X1问题2：如何根据被测量的数量级选择比率K?二、QJ23a型电桥的主要规格电源电压倍率量程分辨力准确度基本误差的允许极限Ω3VX0.0011~11.11Ω0.001Ω0.5Elim=±(0.5%x+0.001)X0.0110~111.1Ω0.01Ω0.1Elim=±(0.1%x+0.01)X0.1100~1111Ω0.1ΩElim=±(0.1%x+0.1)X11~11.11kΩ1ΩElim=±(0.1%x+1)9VX101~111.1kΩ10Ω0.1Elim=±(0.1%x+10)15VX100100~500kΩ100Ω0.2Elim=±(0.2%x+100)X10001~4.999MΩ1kΩ1.0Elim=±(0.5%x+1000)5~11.11MΩx是电桥平衡后测量盘的置数乘以倍率所得的数值电桥的灵敏度定义：00nSRR电桥平衡后，R0改变△R0引起检流计指针偏转△n格，反映了电桥对电阻相对变化量的分辨能力。影响电桥的灵敏度的因素（了解即可）：212010()(2)ixxgsESRRRRRRRRRSi，Rg：检流计的灵敏度和内阻,E：工作电源电压选用高灵敏度低内阻的检流计,适当减小R1+R2+Rx+R0的值，尽量把桥臂配制成均匀状态（如四臂电阻相等）使的值最小。210(2)xRRRR基尔霍夫电流定律：在集中参数电路中，任一时刻流出任一节点的所有支路电流的代数和等于零。基尔霍夫电压定律：在集中参数电路中的任一回路，在任一时刻沿该回路的所有支路电压的代数和等于零。二、用非平衡电桥测动态电阻非平衡电桥的内部电路图1．将1，2，3端短路，8，9端短路，待测电阻Rx接在7，8两端，毫伏表当作检流计，当毫伏表指零，即构成惠斯登电桥；此时，Rx=(R2/R1)R3。非平衡电桥原理图mvR1R3R2R3123456789R3BG123456789电源指示mv内接输出GR1X1000X100X10X1R2X1000X100X10X1R3X1000X100X10X1四、实验内容和步骤：用QJ—23型惠斯登箱式电桥测量Rx1、Rx2、Rx3三个电阻:（1）开机前检查B键,G键键是否处于断开位置。（2）选择3V电源，检流计转换开关拨向内接，调节检流计指针至零.（3）将Rx接在QJ—23a型箱式电桥的Rx接线柱上，根据待测电阻的近似参考值选择适当的比率K，将电桥的电阻箱值至于相应的位置。（4）将灵敏度旋钮按逆时针旋至最小，按下按钮B，再按下按钮G(如果指针偏转很大,偏转速度很快,请立即断开G),调节比较臂旋钮的阻值R0，使检流计指针为零（电桥平衡了吗？）；适当放大灵敏度，检流计指针可能发生偏转，再次调节比较臂旋钮的阻值R0使检流计指针为零，如此反复调节，直到灵敏度最大时，检流计指针为零，电桥才算平衡.记录K和Ro数值；四、实验内容和步骤：测量电桥灵敏度1.改变R0,增加或减少ΔR0，（应注意：ΔR0不宜太大，以使检流计指针偏转不超过满刻度为依据。）使检流计指针向左和向右各偏转20格左右，分别记录ΔR0和Δn。注意：测量灵敏度前检流计指针可能不严格为零，将它用调零旋钮暂时调零，当测量另一个电阻时，要重新调零。2.测量完一个电阻后,要先断开G,后断开B,将灵敏度旋钮按逆时针旋至最小，然后依据上述方法对另一电阻进行测量。五、数据记录：Rx1Rx2Rx3比率K0.1R0/Ω4998检流计指针偏向偏左偏右偏左偏右偏左偏右Δn/格13.020.7/Ω49904984ΔR0=|R0-|S=R0Δn/ΔR00R0RS四、实验内容和步骤：用非平衡电桥测动态电阻:（1）将1，2，3端短路，8，9端短路，待测电阻Rx接在7，8两端，毫伏表当作检流计，当毫伏表指零，即构成惠斯登电桥；此时，Rx=(R1/R2)R3。此处的Rx用专用电阻。（2）测量时，水浴锅内加入适量（约2/3杯）清水，先不通接水浴锅电源，取R1＝R2=110Ω,在室温下调节R3，使毫伏表尽量指零(一般调不到零)，此时，Rx0≈R3，记下室温，Rx0及毫伏表读数；然后接通水浴电源，使水浴锅内待测电阻加热，以改变其温度，当温度达到一定值后，记录温度和相应的毫伏表读数；继续加热，测定下一组温度的数据，每隔10ºC测一组数据，直到温度为90ºC为止。（3）保持R1，R2，R3数值不变，将Rx换成电阻箱，调节电阻箱到110Ω，记下毫伏表读数；然后每增加5Ω，记录下毫伏表读数，直到电阻为140Ω为止。五、数据记录：T/℃室温30405060708090ΔV/mVR/Ω110115120125130135140ΔV/mV用非平衡电桥测量动态电阻20110401206013080140100160050100V/mVT/°CR/V-RV-T1.T变,R变,V变,得到ΔV-T关系2.R变,V变,得到ΔV-R关系3.50度对应的阻值?得到T-R关系六、报告要求1、计算出三个待测电阻及灵敏度的值（表5-17）。2、以T为横坐标，V为纵坐标，用坐标纸或计算机作图；R为横坐标，V为纵坐标，在同一张图上以适当的比列（V按同一比例）作图。3、从T-V，R-V图中内取十组（T,R）值，记录成表格，作出T-R图。4、写实验结论5、回答教材上的问题(1、2、3（选做）)