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1、大 学 物 理 实 验 报 告课程名称： 大学物理实验 实验名称： 惠斯通电桥 一、实验目的：1.精确测量中高值电阻（单桥）2.掌握电桥测电阻的原理和方法二、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(110 6)。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(110 6)。惠斯通电桥的原理如图 l 所示。标准电阻 R0、R 1、R 2
2、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 R0、R 1 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
3、支路和 ADC 支路中的电流分别为 I1 和 I2，由欧姆定律得I1 RX = I2 R1I1 R0 = I2 R2两式相除，得 102XR(1)(1)式称为电桥的平衡条件。由(1)式得102XR(2)即待测电阻 RX 等于 R1 / R2 与 R0 的乘积。通常将 R1 / R2 称为比率臂，将 R0 称为比较臂。三、实验仪器：箱式直流单臂电桥，导线若干，待测电阻。四、实验内容和步骤：1.将 RN及功能选择档均选择为“单桥” 。2.打开电源，按下 2mV 档，调节调零电位，将读数调零。3.按下电压表“接入键” 、200mV 键。4.接入 Rx初步设定 R3.根据 Rx/R3 的比值，设定 R
4、1，R2。5.按下 B,G 按钮，逐步调节 R3（从高位到低位，使 V 接近等于 0） 。6.重复上述步骤，多次测量记录数据。五、实验数据与处理：其中Rx= ，Rx 为标准偏差。六、误差分析：1.电源仪器试用时间长，电压偏小。2.导线磨损致使电阻分布不均匀。3.检流计灵敏度可导致偶然误差增大。4.电阻使用时间较长，有损坏。5.元器件本身存在的误差。七、思考题：1电桥由哪几部分组成? 电桥平衡的条件是什么?答：电桥由电源、开关、检流计，电阻，桥臂组成，电桥平衡的条件是检流计读数为零。2.用滑线式惠斯通电桥测电阻时，电桥的平衡条件是什么? 滑键 D 在什么位置时，测量结果的相对误差最小?答：电桥的
5、平衡条件是检流计读数为零。滑键 D 在电桥中部时，测量结果的相对误差最小。3.用滑线式惠斯通电桥测电阻时，把 R0 和 RX 交换位置后，待测电阻 RX 的计算公式与交换前的计算公式有何不同?答：交换测量可以减小误差，交换后 Rx=CR0， C 为之前计算公式 R0 前面的系数的倒数。4.若待测电阻 RX 的一个接头接触不良，电桥能否调至平衡?答：不能调至平衡，会造成断路。5.用 QJ24 型直流单臂电桥测电阻时，确定比率臂旋钮指示值的原则是什么? 答：原则是尽量是每一个位上都有读数。取四位有效数字，电阻箱的旋钮都能够使用上。6. 电桥的灵敏度是否越高越好？为什么？答：不是，因为电桥的灵敏度太高，调节电桥的平衡就比较困难，而且需要做比较臂的电阻箱的可调数位增加，当做比较臂的电阻箱的可调数位不足时，电桥就无法调节平衡。
