惠斯通电桥测电阻实验报告

惠斯通电桥测电阻实验报告实验目的1、掌握惠斯通电桥测量电阻的原理及操作方法，2、理解单臂电桥测电阻的“三端”法接线的意义；3、熟悉电桥比率和比率电阻的选择原则。实验仪器教学用非平衡电桥DHQJ-3、导线若干、待测电阻实验原理电阻是电路的基本元件之一，电阻的测量是基本的电学测量。用伏安法测量电阻，虽然原理简单，但有系统误差。在需要精确测量阻值时，必须用惠斯通电桥，惠斯通电桥适宜于测量中值电阻(1～106Ω)。惠斯通电桥的原理如图1所示。标准电阻R3、R1、R2和待测电阻RX连成四边形，每一条边称为电桥的一个臂。在对角A和C之间接电源E，在对角B和D之间接检流计G。因此电桥由4个臂、电源和检流计三部分组成。当开关KE和KG接通后，各条支路中均有电流通过，检流计支路起了沟通ABC和ADC两条支路的作用，好象一座“桥”一样，故称为“电桥”。适当调节R3、R1和R2的大小，可以使桥上没有电流通过，即通过检流计的电流IG=0，这时，B、D两点的电势相等。电桥的这种状态称为平衡状态。这时A、B之间的电势差等于A、D之间的电势差，B、C之间的电势差等于D、C之间的电势差。设ABC支路和ADC支路中的电流分别为I1和I2。对右图由欧姆定律得I1RX=I2R2I1R3=I2R1两式相除，得图1312RRRRx即待测电阻RX等于R2/R1与R3的乘积。通常将R2/R1称为比率臂，将R3称为比较臂。实验步骤：用箱式惠斯通电桥测电阻箱式桥是把电桥的各个元件，包括标准电阻箱、检流计、保护电阻、电源、开关等，装在一个箱子里，便于携带、使用方便．箱式电桥型号各异，本实验使用的DHQJ-3型直流单臂电桥，又叫惠斯通电桥，适用于测量100Ω以上的中值电阻。具体情况如右图所示。实验步骤如下：1.首先进行零点调节，当无电流通过检流计时，其指针应指向零点。2.将待测电阻Rx接在接线柱7、8之间，并用导线将接线柱1、2和2、3以及8、9之间短路.3.根据待测电阻阻值的大小，适当选择比率臂K值(可参看倍率选择表)。K值的大小要使比较臂(电阻箱)上的四个刻度转盘，都要参与调节，即保证电阻的测量结果达到四位有效数。4.K一般应置于一个估计值，按下电源按钮B，同时按下按钮G，调节R3的阻值，即逐个调节比较臂电阻箱上的四个旋钮(四个旋钮的调节顺序应由大到小)，直到数显表指示为零。比较臂上四个盘读数之和乘上倍率K值即为待测电阻的测量阻值，即3KRRx，计算后与真实值比较，并填写以下表格：数据处理：单电桥测电阻数据记录误差分析：1、电桥灵敏度与检流计灵敏度成正比，检流计灵敏度越高电桥的灵敏度也越高。2、电桥的灵敏度与电源电压E成正比，为了提高电桥灵敏度可适当提高电源电压。3、电桥灵敏度随着四个桥臂上的电阻值的增大而减小。随着的增大而减小。臂上的电阻值选得过大，将大大降低其灵敏度，臂上的电阻值相差太大，也会降低其灵敏度。4、还有一些也会造成实验误差，比如：电源电压不太稳定；导线电阻不能完全忽略；检流计没有调好零点；检流计灵敏度不够高。【思考题】1.电桥测电阻时，线路接通后，检流计指针总是偏向一边，无论怎样调节，电桥达不到平衡，试分析是什么原因?答：检流计指针总是偏向一边有可能是电路短路，利用电流表检测流过各个电阻的电流可以排查出问题所在。/1R/2R量程/3R/xR真实值424282200mV261150.47512V260750.394242821200mV1032199.732002V1032199.7312423621200mV10373023.3330002V10192970.851427951200mV131973854.71750002V131673686.732.在使用DHQJ-3型直流单臂电桥测量电阻时，为什么选取的比率臂一般应使单电桥的四个测量盘尽可能用上?答：因为四个测量盘都用上表示测得的数据有四位有效数字，这样使结果更加精确。3.在调节R3的过程中，若检流计相邻两次偏转方向相同或相反，各说明什么问题?下一步应当怎样调节R3，才能尽快找到平衡?答：若后一次是增加R3的值，而且与前一次检流计偏向方向相同，那么就意味着R3小，应继续增加R3的值；若后一次是增加R3的值，而且与前一次检流计偏向方向相反，那么说明R3的值应该在两次调节的范围之间，要尽快找到平衡就必须调节更小倍率的旋钮，观察偏转的情况。4.为了提高电桥测量的灵敏度，应采取哪些措施?为什么?答：(1)提高电源电压。因为RRUSu0，即电桥灵敏度与电压成正比。(2)选用高灵敏度的检流计。因为电桥灵敏度S与检流计的灵敏度成正比，检流计灵敏度越高电桥的灵敏度也越高。(3)减小桥路各臂阻值。因为电桥灵敏度随着四个桥臂上的电阻xRRRR,3,2,1的增大而减小，随着(132RRRRx)的增加而减小，臂上的电阻阻值选得过大，将大大降低其灵敏度，臂上的电阻阻值相差太大，也会降低其灵敏度。但是要注意，不能使各臂电阻的负载超过其额定功率，不然将会损坏各臂电阻。