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1、为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划直流单臂电桥实验报告阜阳师范学院大学物理实验报告学号姓名实验日期教师签字成绩【实验名称】惠斯通电桥测电阻【实验目的】掌握惠斯通电桥的基本原理。学会自组惠斯通电桥测电阻，掌握QJ23型箱式电桥的使用方法。了解直流电桥的灵敏度及影响它的因素，平衡电桥测量电阻的误差来源。【实验仪器】ZX21电阻箱、检流计、QJ23型箱式电桥、滑线变阻器、待测电阻、保护电阻、直流稳压电源、导线、开关等。【实验原理】惠斯通电桥原理惠斯通电桥就是一种直流单臂电桥，适用于测中值电阻，其原理电路如图7-4所示。若调
2、节电阻到合适阻值时，可使检流计G中无电流流过，即B、D两点的电位相等，这时称为“电桥平衡”。电桥平衡，检流计中无电流通过，相当于无BD这一支路，故电源E与电阻R1、Rx可看成一分压电路；电源和电阻R2、RS可看成另一分压电路。若以C点为参考，则D点的电位VD与B点的电位VB分别为VB?ER?2RRSVD?ERRXS1?RX因电桥平VB?VD故解上面两式可得R1RXR?2RS上式叫做电桥的平衡条件，它说明电桥平衡时，四个臂的阻值间成比例关系。如果RRR1X?Rx为待测电阻，则有RS2。选取R1、R2简单的比例如电桥的灵敏度S?n电桥的灵敏程度定义：?RSRS灵敏度S越大，对电桥平衡的判断就越容易
3、，测量结果也越准确。S的表达式S?n?n?R?I?SR?SS?Ig?g?RSRS?S?12S?ES1?R?RE?Rg?1?R2?Rs?Rx?1?R?R?g?2RX?2?R1R?Rs?R?E?xR2?2?R1R?Rs?2Rx?电桥的测量误差电桥的测量误差其来源主要有两方面，一是标准量具引入的误差，二是电桥灵敏度引入的误差。为减少误差传递，可采用交换法。交换法：在测定Rx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，设此时Rs变为R?，则有：Rx?R2sRRs?，由上两式得1Rx?。【实验内容】用自组电桥测电阻。按上电路图连接好电路图。根据Rx的粗略值选
4、择合适的比率R1/R2。如Rx为千位数阻值，比率R1/R2应选1：10；百位数阻值，则选1：1。另外，为使电桥尽快调到平衡，可先预选Rs的数值，使其前两位数字与Rx的粗略值相同。接通电源开关K1，当电桥平衡时，记下Rs值。用交换法测量：将Rx与Rs的位置交换，重复以上步骤，测出R?s。求出用交换法测得的电阻值Rx。由不确定度传递公式及电阻箱的准确度等级估计Rx的B类不确定度URx。【数据表格与数据记录】交换法测未知电阻的实验数据记录表格实验数据处理：由公式Rx?=，Rx=?1036=S?n由公式：?RSRS带入数据S=S=根据各电阻箱的准确度等级估计Rx的B类不确定度URx，带入误差传递公式。
5、2222由误差传递公式:u?Rx?Rx?u?R1?u?R2?u?RS?R1?R2?RS?S?URx?1002?(?1000)2?(1?1019)2?(?)2=URxRx?1002?(?1000)2?(1?1019)2?(?)2=URx=323=【小结与讨论】1)根据实验数据处理结果可知实验精度大致符合实验要求。2)滑键在什么位置时，测量结果的相对误差最小？答：为了消除由于电阻丝不均匀所产生的误差，我们把RX和R0的位置对调，重新使电桥处于平衡状态，测得电阻丝AD的长度为L1，DC的长度为L2=LL1由电桥的平衡条件得RX2?L2LR0我们取两次测量的平均值，作为待测1电阻的阻值。最后讨论滑键在
6、什么位置时，测量结果的相对误差最小。由R1LRL1(L?L1)?L1?L1?L1L?L1X?L0?LR0得?RX?L?L2R0?2R0所以，RX2L1(1)(L?L1)的相对误差E?RX?L1dER?LX(L?L1)L由dL?0知，当LL1?时，112E有极小值。因此，我们应当这样选择R0：当滑键D在电阻丝中央时，使电桥达到平衡状态。注：1、所有电子版实验报告必须使用统一摸版，内容按统一规定编辑。否则不与受理。2、学院、班、姓名等用宋体五号，不要加粗。3、实验名称用宋体四号，不要加粗。4、其余项目统一用宋体五号，不要加粗。5、报告内容中出现英文字母或英文单词统一用TimesNewRomar五号
7、，不要加粗。6、报告内容公式统一用Word公式编辑器编写。公式）单臂电桥测量中值电阻实验目的1掌握单臂电桥测量电阻的原理和方法，熟悉滑线变阻器的使用。2学会用交换法减少自搭电桥的测量误差3理解检流计和电桥灵敏度的概念。实验原理1、单臂电桥的测量原理如图如果B、D两点的电位相等，接上检流计后，指针指零，电桥达到平衡状态，知：R1R2RxR0所以RxR1R0R2PR0AC当P选定后，Rx的测量精度由R0决定。R0的有效数字越多，测量结果就越准确。所以P的选取应以尽量使R0读出最多位数为原则。2、交换法修正电桥的误差由式知：?RX?R1?R2?R0RXR1R2R0则：单臂电桥测电阻原理图利用交换法测
8、量修正误差，将比较臂R0与被测臂Rx互换位置，重新调节R0至R0，使电桥平衡，RX?R2?R0R1将式与式相比较，得：RX?R0R0此时，根据仪器相对不确定度的传递，有：?RX1?R0?R0?(?)?RX2R0R0于是电阻的不确定度只取决于标准电阻R03、电桥的灵敏度电桥平衡后，若比较臂R改变R，则电桥失去平衡，有电流Ig流经检流计。但Ig如果小到使检流计反映不出来，那么实验者仍认为电桥处于平衡，因此说R就是检流计由于灵敏度不够所带来的不确定度。所以，电桥灵敏度定义为：S?d?d?R/R?R0R0式中?d是对应于电桥平衡后待测电阻相对改变量所引起的检流计的偏转格数实验仪器5V直流稳压电源、滑线
9、变阻器、电阻箱、AC5型直流指针式检流计、待测电阻板、QJ23(或QJ23a)型直流单臂电桥、导线操作要点1.用自搭电桥测电阻Rx2(约120)(1)连接线路，取R1R2=11左右，用交换法测量Rx2。(2)测电桥的灵敏度S：交换后，读出电桥平衡的比较臂阻值后,再将比较臂电阻R0改变R，使检流计偏转d=5小格，记录R值，依据式计算电桥灵敏度。2.用箱式电桥测量电阻板上的三个电阻Rx1、Rx2、Rx3。对照实物及仪器底面的电路图使用仪器，利用内部电源和检流计，将面板上该连接的地方接好；根据所给电阻Rx1、Rx2、Rx3的近似值分别选取适当的比率P，使每个电阻的测量值均有四位有效数字；最后参照仪器
10、说明记录不同比例臂时电桥对应的准确度等级。数据处理表一：自搭电桥数据?R0?R0?6?R0?6?R0所以：?Rx?1?R0?R0?2结果表达式：Rx?Rx?Rx?相对不确定度ER?表二：灵敏度测量?100%?%S?d?2?103格?R/R?/表三：箱式电桥测电阻表中?Rx按公式算出?Rx?m?4ER按ER?Rx?100%算出Rx误差分析及讨论1误差分析：电桥的灵敏度；电阻箱及检流计的仪器误差；各导线的电阻及接触电阻；电阻箱通电会发热，其指示值与实际值不相等。2如何提高自搭电桥的灵敏度：适当提高电源电压；选择灵敏度高、内阻低的检流计；适当减小桥臂电阻RxR1R2R0的值，且使2R1RxR0R2的
11、值最小；尽可能减小“桥”上除检流计外的电阻，使桥上的电压尽可能降在检流计上。预习思考题1AC5型直流指针式检流计面板上的红、白锁钮、电计钮、短路钮各起什么作用？使用检流计应注意哪些问题？答：锁钮转向“红”点，表示内装的托架把线圈托住，指针不能自由摆动。在不使用检流计应将其调至此状态，避免搬动或受冲击时震断悬挂线圈的金属丝。锁钮转向“白”点，表示指针能自由摆动，可以进入使用状态。按下“电计”钮，表示接通检流计。按下“短路”钮时，与线圈并联的一金属线将线圈短路，表头的线圈上不会有电流流过，此时指针稳定在按下“短路”钮瞬间的位置。因此，为使指针迅速回到零位，可在指针摆动到零位时，立即按下“短路”钮，
12、便可达到目的。2用自搭式电桥测电阻时，10k变阻器起什么作用？应如何操作？答：保护检流计的作用。开始实验时，应将其滑至接入电阻最大的位置，设定比率臂P，根据待测电阻，估算比较臂的大小并调至理论位置，接通电源，按下检流计“电计”钮，根据指针偏转方向进而调节比较臂的大小。3用箱式电桥测电阻时，比率臂P的选择应遵循什么原则？答：测量尽可能多的位数为原则，本实验用的箱式电桥比较臂有四位，故要测量四位有效数字。课后思考题1当电桥达到平衡，若互换电源与检流计的位置，电桥是否仍保持平衡？试证明。答：仍平衡。因交换前有R1R2RxR0成立，互换电源和检流计后，该式仍成立，各电阻分得的电压仍然成比例，流过检流计
13、的电流仍为零。2为什么交换法能减小本实验的测量误差？答：平衡时有公式RxR1R0R2成立，Rx的测量精度由R1、R2和R0决定；交换并达到平衡后，有RxR2R0R1，由上两式可得Rx1/2。显然R1和R2的影响在交换前后抵消，只取决于精密电阻箱的误差。评分标准(30分)1.实验文字部分：实验目的、实验原理、实验仪器、实验内容、回答预习思考题。2.数据处理部分：数据表格、计算、结果表达式3.分析讨论部分：误差原因分析、课后思考题南昌大学物理实验报告课程名称：大学物理实验实验名称：学院：专业班级：学生姓名：学号：实验地点：座位号：实验时间：目的-通过该培训员工可对保安行业有初步了解，并感受到安保行业的发展的巨大潜力，可提升其的专业水平，并确保其在这个行业的安全感。
