惠斯登电桥与多用电表的实验 实验报告惠斯登电桥与多用电表的实验 实验报告.docx

广东第二师范学院 实验报告生物系12科学教育 曾娜 12550803026 指导老师：林佩珠老师2013/10/22实验一：惠斯登电桥测量电阻一、实验目的(1)了解惠斯通电桥的构造和测量原理。(2)掌握用惠斯通电桥测电阻的方法。(3)了解电桥灵敏度的概念及其对电桥测量准确度的影响。二、实验仪器 板式惠斯登电桥、电阻箱、滑线电阻、灵敏电流计、直流稳压电源、箱式惠斯登电桥、多用电表、待测电阻若干只三、实验原理1. 惠斯通电桥的测量原理如图E1-1 所示，由标准电阻0 R 、1 R 、2 R 和待测电阻x R 组成一个四边形，每一条边称为电桥的一个臂，在对角 A、B之间接电源E，对角C、D之间接入检流计G 。适当调节0 R 、1 R 、2 R 阻值，可以使检流计G 中无电流流过，即C、D两点等电位，电桥达到平衡，平衡时：图E1- 1(2).电桥的灵敏度式(E1-3)是在电桥平衡的条件下推导出来的，而电桥是否达到真正的平衡状态，是由检流计指针是否有可察觉的偏转来判断的。检流计的灵敏度是有限的，当指针的偏转小于0.1格时，人眼就很难觉察出来。在电桥平衡时，设某一桥臂的电阻是R，若我们把R改变一个微小量ΔR，电桥就会失去平衡，从而就会有电流流过检流计，如果此电流很小以至于我们未能察觉出检流计指针的偏转，我们就会误认为电桥仍然处于平衡状态。为了定量表示检流计的误差，我们引入电桥灵敏度的概念，它定义为(E1-4)式中，ΔR为电桥平衡后电阻R的微小改变量，Δn为电阻R变化后检流计偏离平衡位置的格数，所以S表示电桥对桥臂电阻相对不平衡值ΔR/R的反应能力。(3) 滑线式惠斯通电桥滑线式惠斯通电桥的构造如图E1-2所示。 图E1- 2A、B、C是装有接线柱的厚铜片（其电阻可以忽略），A、B之间为一根长度为L、截面积和电阻率都均匀的电阻丝。电阻丝上装有接线柱的滑键可沿电阻丝左右滑动，按下滑键任意触头，此时电阻丝被分成两段，设AD段的长度为L1、电阻为R1，DB的长度为L2、电阻为R2，因此当电桥处于平衡状态时，有(E1-5)式中，L1的长度可以从电阻丝下面所附的米尺上读出，R0用一个十进制转盘式电阻箱作为标准电阻使用。另外电源E串联了一个滑线变阻器RE，对电路起保护、调节作用。为了消除电阻丝不均匀带来的误差，可用交换R0与Rx的位置重新测量的方法来解决。也就是在测定Rx之后，保持R1、R2不变（即D点的位置不变），将R0与Rx的位置对调，重新调节R0为，使电桥达到平衡，则有(E1-6)所以(E1-7)由式(E1-7)可知，Rx与R1、R2（或L1、L2）无关，它仅取决于R0的准确度。可以证明当K=R1/R2=1时，电桥的灵敏度最高，由于灵敏度限制而引起的误差最小，显然我们应在此最佳条件下测量。为此测量时可先将D点放在电阻丝的中间，调节R0的值，使电桥尽量接近平衡，然后再微调D点的位置即可使电桥达到平衡。 图E1- 3(4).QJ23箱式惠斯通电桥如果将图E1-1 中的三只电阻( 0 R 、1 R 、2 R )，检流计、电源开关等全部器件封装在一个箱子里，就组成了使用方便且便于携带的箱式电桥，本实验用QJ23 型直流电桥，面板布置如图E1-3 所示。在面板的左上方是比例臂旋钮(量程变换器)，比例臂1 2 R、R 由 8 个定位电阻串联而成，旋转调节旋钮，可以使比例系数K 从0.001 改变到1000 共7 个档，在不同的倍率档电阻值的测量范围和准确度不同，如表E1-1。面板右边是作为比较臂的标准电阻0 R ，它是由4 个十进位电阻器转盘组成，最大阻值为9999Ω ；检流计安装在比率臂下方，其上有调零旋钮；将待测电阻接在Rx两接线柱之间；“B”是电源的按钮开关，“G”是检流计的按钮开关；使用箱内电源和检流计时应将“外接”短路；当电桥平衡时，待测电阻由式(E1-3)可得。四、实验内容与步骤1、按图2接好电路，并用滑动变阻器R5和电阻箱R的阻值调到最大。2、由电阻标称值读出Rx，然后选取R使其接近Rx的数值。3、在实验过程中慢慢将R调 为0，使得G的值为0，这时可以估计出R4的值。记下R4的值。五、实验数据图2公式：R1/R2=Rx/R4 各个电阻阻值R1/R2的比值R1/ΩR2/ΩRX/ΩR4/Ω1/120k20k20k20k10/120k2k20k2600100/120k20020k2681/1202020171/10202002027810/1200202024六、实验反思1、要注意电源的大小，有时候电流过大，容易烧坏小电阻，比如当RX为20Ω，电源要调小一点，滑动变阻器要调大电阻。2、要注意电源开通前，滑线变阻器要调到最大阻值，而且R也要最大，这样才能保护灵敏电流计和RX。3、选用R1/R2的比值要按一定的规律来记录数据。4、电阻箱的接线