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1、（科大奥锐模拟平台）（自组式直流电桥测电阻）惠斯登电桥实验实验报告（实验满分含有实验数据图） 学生姓名 休向凡 学 号 xxx 成绩 系（院）别 电气与机械工程学院 专 业 电气及其自动化 班级 XXX 课程名称 大学物理 实验日期 0 2020 年 年 4 月 5 5日 组 别 合作者 实 验 室 物理仿真实验平台 实验台号 指导教师 XXX 实验名称 惠斯通电桥 【实验目的】 1. 掌握电桥测电阻的原理和方法。 2. 了解减小测电阻误差的一般方法。 3. 学会用检流计的指针波动来判断电桥电阻是否平衡。 【仪器设备】 本实验用到的实验仪器有： 电压源、滑线变阻器（2 2 个）、四线 电阻箱（
2、3 3 个）、检流计、待测电阻、电源开关，实验场景如下图组所示： （以上均在虚拟平台上的实验） 【实验原理】 电阻按其阻值可分为高、中、低三大类， R1 的电阻为低值电阻， R1M 的称高值电阻，介于两者之间的电阻是中值电阻，通常用惠斯通电桥测中值电阻。 1 1 、惠斯通电桥的工作原理 惠斯通电桥原理，如图 6.1.2- -1 1 所示。 图 图 6.1.2- -1 1 2 2 、电桥的灵敏度 电桥是否平衡，是由检流计有无偏转来判断的，而检流计的灵敏度总是有限的，假设电桥在 1 R1/R2=1 时调到 平衡，则有 Rx=R0 ，这时若把 0 R0 改变一个微小量 R0 ，则电桥失去平衡，从而有
3、电流 流 G IG 流过检流计。如果 G IG 小到检流计觉察不出来，那么人们会认为电桥是平衡的，因而得到 Rx=R0+ R0 ，0 R0 就是由于检流计灵敏度不够高而带来的测量误差 Rx 。引入电桥的灵敏度，定义为： S= n/( Rx/Rx) 式中的x Rx 是在电桥平衡后 x Rx 的微小改变量（实际上若是待测阻 电阻 x Rx 阻 不能改变时，可通过改变标准电阻 0 R0 的微小变化 R0来测电桥灵敏度），n n 是由于x Rx 引起电桥偏离平衡时检流计的偏转格数，n n 越大，说明电桥灵敏度越高， 带来的测量误差 就越小。S S 的表达式可变换为： S= n/( R0/ R0)= n
4、/ IG （ IG/( R0/ R0) ） =S1* * S2 其中 1 S1 是检流计自身的灵敏度， S2= IG/( R0/ R0) 由线路结构决定，故称电桥线路灵敏度，理论上可以证明 2 S2 与电源电压、检流计的内阻及桥臂电阻等有关。 3 3 、交换法（互易法）减小和修正自搭电桥的系统误差 自搭一个电桥，不考虑灵敏度，则 R1 、 R2 、0 R0 引起的误差为Rx/ Rx= R1/ R1+ R2/ R2+ R0/ R0 。为减小误差，把图 6.1.2- -1 1电桥平衡中的 R1 、2 R2 互换，调节 R0 ，使 IG=0 ，此时的 0 R0 记为R0, 则有： Rx=R2/ R1
5、 R0 这样就消除了 R1 、2 R2 造成的误差。这种方法称为交换法，由此方法测量 x Rx 的误差为 Rx/ Rx=1/2( R0/ R0+ R0/ R0) 即仅与电阻箱 0 R0 的仪器误差有关。若 0 R0 选用具有一定精度的标准电阻箱，则系统误差可以大大减小。 【实验过程】 1 1 、标准电阻 Rn 选择开关选择 “ 单桥 ” 档； 2 2 、工作方式开关选择 “ 单桥 ” 档； 3 3 、电源选择开关选在有效量程里； 4 4 、 G 开关选择 “ G 内接 ” ； 5 5 、根据 Rx 的估计值，选好量成倍率，设置好 好 R1 、 R2 值和 R3 值，将位值电阻 Rx 接入 Rx
6、 接线端子（注意 Rx 端于上方短接片应接好）； 6. 按直流电桥实验的实验电路图，正确连线。 7 7 、线路连接好以后，检流计调零。 8 8 、调节 3 R3 各盘电阻，平衡后，可以选择 20mV 或 2mV 挡，细调 R3 ，使电桥平衡； 9 9 、测量并计算出待测电阻值 Rx ，微调电路中的电阻箱，测量并根据电桥灵敏度公式 :S= n/(Rx/ Rx)或 或 S=n/(R0/ R0) 计算出直流电桥的电桥灵敏度。 10 、打开仪器 电源 开关、 面板指示灯亮； 11 、按下式计算被测电阻值： Rx=(R2/R1)R3 ； 12 、记录数据，并计算出待测电阻值。 【原始记录】 【数据处理】
7、 在测定 R R x 之后，保持比例臂 R1 、 R2 不变，将比较臂 Rs 与测量臂 Rx 的位置对换，再调节 Rs 使电桥平衡，此时 Rs 变为 Rs ，则有： Rx = = 根号下 RsRs 。 灵敏度等详细数据在原始记录里面。 【结果分析】 1. 检流计灵敏度可导致偶然误差增大 。 2. 导线电阻可使测量值偏大或偏小 , , 跟电路中 电阻分布有关 , ,属系统误差 。 3. 待测电阻两端接触电阻均可造成测量结果偏大 。 4. 实验中周围的电子设备干扰 。 5. 电阻随温度变化有所改变 。 6. 选择的 R1 和 R2 过小造成系统误差，增大灵敏度 。 【问题讨论】 问：若电桥平衡后改变电源与检流计的位置，电桥是否仍然平衡？ 答: : 仍然平衡， 电源 与 检流计 易位，导致电路连接方式（更科学的说法是：电路拓扑结构）变化了。开始 2 R1/R2 和 和 R3/R4(/表示并联 ), 换位 置后就是 3 R1/R3 和 和 4 R2/R4 了。 模板,内容仅供参考
