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1、惠斯登电桥测量电阻,辽宁科技大学理学院物理与计算科学实验中心 高峰,目录,引言 实验目的 实验原理 实验仪器与设备 实验任务 实验的步骤 实验的数据记录 实验数据的处理 实验的思考与讨论 实验的拓展,引言,1.电桥是利用比较法进行电磁测量 的一种电路连接方式. 2.电桥有直流电桥和交流电桥之分. 3.直流电桥按使用：又分为平衡电 桥和非平衡电桥 4.几类电桥可以测量很多电学量， 如电阻、电容、电感等，而且配合不同的传感器件，可以测量很多的非电学量，如温度、压力等。 5.直流电桥主要用于电阻测量，有单臂电桥和双臂电桥两种。单臂电桥主要测量中值电阻；双臂电桥用来测量低值电阻 6.单臂电桥又叫惠斯登
2、电桥。,实验目的,1.掌握惠斯登电桥的基本原理，了解桥式电路的特点。 2.通过用惠斯登电桥测电阻，掌握电桥的使用方法，了解电桥灵敏度概念。 3.学习对测量电路系统误差的简单估算。 4.进一步学习和练习科学规范撰写实验报告。,实验原理,1.电阻的测量方法 1.1伏安法测电阻：R=U/I。 1.2测量受到电表内阻和 电表等级的限制，不容易准确。 1.电桥法则克服了这些缺 点，它不使用电表读数，而是 将待测电阻直接与标准电阻 （电阻量具）进行比较，故可 达到很高的精确度。,图1.伏安法测电阻,图2.电桥法测量电阻,2.惠斯登电桥测量阻 2.1测量电路 .RX与已知电阻R1、R2、Rs连成电桥的四个臂
3、。 .对角线AC接电源，称为电桥的电源对角线； R .对角线BD接检流计，称为电桥的检测对角线，也称为“桥路”； R是保护电阻 。 . 检流计检测B、D两点间的电位差。,2.2电阻测量 .当B、D两点间电势不等时，有电流通过检流计，电桥不平衡。.调节 Rs ，使检流计中电流为零(Ig=0)，此时B、D两点间电势相等，电桥达到平衡. 于是有:,I1,I2,3.惠斯登电桥的灵敏度 实验中，电桥是否平衡是依据检流计有无偏转来判定的，但检流计的灵敏度总是有限的。如取C=1。假设电桥已被调到完全平衡，故然有 Rx=Rs。如果此时令 Rs稍作变化，将 Rs 变成 Rs+RS ，电桥就应失去平衡，从而应有一
4、个微小的电流流过检流计，如果它小到不能使检流计发生可以觉察的偏转，我们会认为电桥仍然是平衡的，因而得出的结论，就是电桥灵敏度不够而引起的的测量误差。电桥灵敏度定义为：,或者表示为：,s的大小同E、si成正比；同桥臂的匹配有关。 4.测量的误差分析 4.1.电桥仪器的极限误差: .R=a(仪器等级）%（R步、/10)+R示 .uR= R/ (B类不确定度） .ER= uR / R示 a(仪器等级）/ %,1.实际线路仪器版面 R1、R2-比例臂电阻。 S1、S2-比例臂选择开关。 R内、R外-测量臂内臂外臂电阻 100、10、1、0.1、 0.01测量盘转换开关。 R3检流计保护电阻。 G检流计
5、，配接AZ19型检流计，最小电压常数为0.5uV/格，最小电流常数为0.510-10A/格。 K1检流计“粗”接通开关。 K2检流计“细”接通开关。 K3检流计“短路”开关。 K4单桥电源与双桥电源转换开关。开关拨向“单桥”，,实验仪器与设备,选择单桥电源；开关拨向“双桥”，9和10端子方有双桥电源输出，开关 处于“断”位置时，关断了机内单桥电源和双桥输出电源。 1、2端双桥标准接线端。3、4端双桥未知电阻接线端。 5、6端单桥未知电阻接线端。7、8端检流计接线端。 9、10端双桥电源输出接线端。11端静电屏蔽端。,2.仪器介绍 .QJ19A型单双臂两用直流电桥,.检流计（AZ19直流) 先机
6、械调零. 将检流计接入电路中. 打开电源预热一会. 置于”调零”. 使用将指针调到零点. 选择合适的量程. 实验结束将置于表头保护. 关闭电源.,实验任务,1.用惠斯登电桥测量2个中值电阻阻值（510；5.1/k). 2.测量电桥的灵敏度. 3.计算测量的不确定度,并对结果进行规范报道. 4.课后思考所留的题目.,1.接线与测量电阻RX .1、2端子需用短路片短路 .5、6端子接待测电阻RX.(测量两个中值电阻) .7、8端子接检流计。,实验步骤,.根据RX 估计值(或用万用表粗测值)，按下表建议选择设置R1和R2值(按所有的键盘都能用上增加位数). .K4拨向“单桥”。 .按下K1（粗）按钮
7、开关，调节十进测量盘，使检流计指零，再按下K2 （细）按钮开关，再次调节十进测量盘，使检流计准确指零，电桥平衡。按下式计算被测电阻值。,2.电桥灵敏度的测量 .将电桥调试平衡。 .调节Rs使其变动 RS,若检流计指针离开平衡位置向左偏离n左格；再使检流计指针离开平衡位置向右偏离n右格，求其平均值 。 .用下式计算电桥的灵敏度：,实验的数据记录,实验的数据处理(RX2的数据处理相同）,实验注意,为了保证测量精度和保护检流计，使用检流计按钮时要采用“跃接法”。 跃接法是指：实验过程中，需接通检流计时，按下“电计”按钮，观察检流计指针的偏转。如果指针偏转很大（例如超过了表头刻度两端的刻度线），应立即松开按钮断开检流计。待调整电路阻值后，再按下按钮观察检流计指针偏转，只有当指针偏转较小之后才能旋转按钮锁死进行下一步的调整，直到指针指向零。,实验的思考与讨论,1电桥法测量电阻的原理和方法是什么？如何判断电桥平衡？ 2在用直流电桥测电阻时，若比例臂选择不当，对结果有没有影响？ 电桥灵敏度是什么意思？如何提高电桥灵敏度？提高电桥灵敏度应注意什么？,实验的拓展,1.用电桥测量非线性电阻的非线性伏-安特性曲线。（引导拓展设计）。 2.用测温元件作为桥臂设计一个电桥测温设备。 （作为提高性实验）,谢谢,同学们！,
