2.4电桥平衡法测电阻

2.4电桥平衡法测电阻【实验目的】1.掌握单臂电桥(惠更斯电桥)测电阻的基本原理和方法，了解桥式电路的特点；2.通过实验的方法了解电桥灵敏度与元件各参量的关系3.学习实验的记录和结果的误差分析。【预习题】1.单臂电桥的平衡条件是什么？2.测量电阻的原理是什么?【实验仪器】DHQJ-3型非平衡电桥；待测电阻；导线DHQJ-3型非平衡电桥是专门为教学实验设计的，面板图和内部结构如图所示。它将平衡电桥和非平衡电桥合为一体，可以组成属于平衡电桥的惠更斯电桥、开尔文电桥，也可以组成多种形式的非平衡电桥，是一种综合性的电桥实验仪器。图2-4-1DHQJ-3型非平衡电桥面板图图2-4-2DNQJ-3型非平衡电桥面板示意图1．工作电源负端；2．R1电阻端；3．R2电阻端；4、5．双桥电流端；6．'3R电阻端；7．单桥被测端；8．R3电阻端；9．工作电源正端；10．数显直流毫伏表；11、12、13、14为R1电阻调节盘，分别为：×1000、×100、×10、×1电阻盘；15、16、17、18为R2电阻调节盘，分别为：×1000、×100、×10、×1电阻盘；19、20、21、22为R3和'3R电阻调节盘，分别为：×1000、×100、×10、×1电阻盘；23．电源指示灯；24．电源选择开关，分别可选：双桥、3V、6V、9V四种工作电源；25．电桥输出转换开关，扳向下为内接，扳向上为外接；26、27．电桥输出“外接”端；28．屏蔽端，接仪器外壳；29、30．电桥的B、G按钮，即工作电源和电桥输出通断按钮。【实验原理】1.单臂电桥是平衡电桥，其原理如图2-4-3所示,从图中可知：R1、R2、R3、R4构成一电桥，A、C两端供一恒定桥压Us，B、D之间为有一电压表，当平衡时，BD无电流流过，BD两点为等电位，则：UBC=UDC下式成立：I1R1=I2R2(2-4-1)I1R3=I2R4(2-4-2)由于R4=Rx，于是有4321RRRR(2-4-3)R4为待测电阻Rx，R3为标准比较电阻，式中K=R2/R1，称为比率，一般单臂电桥的K有0.001、0.01、0.1、1、10、100、1000等。本电桥的比率K可以任选。根据待测电阻大小，选择K后，只要调节R3，使电桥平衡，检流计为0，就可以根据(1)式得到待测电阻Rx之值。3312KRRRRRx(2-4-4)BR4=RxR2R1AR3DGBI1I2CV图2-4-3单桥的原理2电桥的灵敏度电桥平衡后，若改变任一桥臂电阻，必然会破坏平衡，使检流计指针发生偏转。设电桥平衡后，将某一桥臂R改变一小量△R，引起检流计偏转为△n，则定义电桥灵敏度为RRnS（2-4-5）【实验步骤】1．熟悉DHQJ-3型非平衡电桥的实验仪器。2．将1、2、3端钮用导线连接，8、9两端钮也用短导线连接。3.将电桥上的开关24、25拨到合适位置。24为电源选择开关，根据被测阻值大小选择“3V”或“6V”。25为电桥输出开关，本实验为仪器本身数显表测量，可选“内接”。4.被测电阻Rx(高阻)接至7、8两接线端钮如图2-4-4所示。5.根据待测电阻的大小，调节R1和R2桥臂的值确定比例，然后调节R3使桥路输出电压示数尽可能接近零，再将输入电压逐步调到“6V”、“9V”，仔细调节比较臂最后两位旋钮，使电压示数最接近“零”，记录下R3的大小，根据电桥平衡条件，计算出Rx（高阻）的大小，数据记录在表格1。6.将Rx（低阻）按图2-4-5接线，从待测电阻Rx两端引出三根接线，其中一端引一根线连接桥路，另一端引出两根线，一根称电位端连到电阻R3上，另一根为电流端连到电源回路上，测量待测电阻的大小，数据记录在表格2-4-27.撰写符合要求的实验报告，通过计算结果分析桥臂比的改变对电桥灵敏度的影响，并计算电桥灵敏度和电阻箱所引起的不确定度，报告中必须要有实验结果和对本实验的分析或体会。图2-4-4123456789Rx图2-4-5【注意事项】1.连接电路的过程中，电源要断开。2.估计被测电阻大小，选择适用的桥臂比率。3.接线正确，接线柱必须紧固。【数据记录及处理】（灵敏度）根据实验要求，把数据记录在表格内:表格2-4-1R（蓝）比例R2(Ω)R1(Ω)R3(Ω)ΔR3(Ω)ΔnRx(Ω)S11：121：231：541：851：10表格2-4-2【思考题】1.为什么用电桥测电阻比用伏安法、欧姆表测电阻更准确？2.电桥的灵敏度与哪些因素有关？3.如果用直流电桥测电表内阻？测量的精度主要取决于什么？R（白）比例R2(Ω)R1(Ω)R3(Ω)ΔR3(Ω)ΔnRx(Ω)S11：121：531：1041：5051：100123456789Rx