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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电桥实验报告清华大学实验报告系别：机械工程系班号：72班姓名：车德梦作实验日期XX年11月5日教师评定：实验直流电桥测电阻一、实验目的了解单电桥测电阻的原理，初步掌握直流单电桥的使用方法；单电桥测量铜丝的电阻温度系数，学习用作图法和直线拟合法处理数据；了解双电桥测量低电阻的原理，初步掌握双电桥的使用方法。数字温度计的组装方法及其原理。二、实验原理1.惠斯通电桥测电阻惠斯通电桥是最常用的直流电桥，如图是它的电路原理图。图中R1、R2和R是已知阻值的标准电阻，它们和被测电阻Rx连成一
2、个四边形，每一条边称作电桥的一个臂。对角A和C之间接电源E；对角B和D之间接有检流计G，它像桥一样。若调节R使检流计中电流为零，桥两端的B点和D点点位相等，电桥达到平衡，这时可得I1R?I2Rx，两式相除可得I1R1?I2R2Rx?R2RR1只要检流计足够灵敏，等式就能相当好地成立，被测电阻值Rx可以仅从三个标准电阻的值来求得，而与电源电压无关。这一过程相当于把Rx和标准电阻相比较，因而测量的准确度较高。单电桥的实际线路如图所示：将R2和R1做成比值为C的比率臂，则被测电阻为Rx?CR其中C?R2R1，共分7个档，1000，R为测量臂，由4个十进位的电阻盘组成。图中电阻单位为?。2.铜丝电阻温
3、度系数任何物体的电阻都与温度有关，多数金属的电阻随文的升高而增大，有如下关系式：Rt?R0(1?Rt)式中Rt、R0分别是t、0时金属丝的电阻值；?R是电阻温度系数，单位是。严格-1地说，?R一般与温度有关，但对本实验所用的纯铜丝材料来说，在-50100的范围内?R的变化很小，可当作常数，即Rt与t呈线性关系。于是?R?Rt?R0R0t利用金属电阻随温度变化的性质，可制成电阻温度计来测温。例如铂电阻温度及不仅准确度高、稳定性好，而且从-2631100都能使用。铜电阻温度计在-50100范围内因其线性好，应用也较广泛。3.双电桥测低电阻用下图所示的单电桥测电阻时，被测臂上引线l1、l2和接触点X
4、1、X2等处都有一定的电阻，约为10?2?10?4?量级。这些引线电阻和接触电阻与待测的Rx串联在一起，对低值电阻的测量影响很大。为减小它们的影响，在双电桥中作了两处明显的改进：被测电阻和测量盘电阻均采用四端接法。四端接法示意图如下图中C1、C2是电流端，通常接电源回路，从而将这两端的引线电阻和接触电阻折合到电源回路的其他串联电阻中；P1、P2是电压端，通常接测量用的高电阻回路或电流为零的补偿回路，从而使这两端的引线电阻和接触电阻对测量的影响相对减小了。如下图：双电桥中增设了两个臂R1和R2，其阻值较高。流过检流计G的电流为零时，电桥达到平衡，于是可以得到以下三个方程I3Rx?I2R2?I1R
5、2I3R?I2R1?I1R1I2(R2?R1)?(I3?I2)r上式中各量的意义相应地与上图中的符号相对应。解这三个方程可得：?R2R2?R2R1r?Rx?R?R1R1?R2?r?R1R1?双电桥在结构设计上尽量做到R2R1?R2R1，并且尽量今小电阻r，因此可得Rx?R2RR1同样，在仪器中将R2R1?C做成比率臂，则Rx?CR这样，电阻R和Rx的电压端附近附加电阻由于和高阻值臂串联，其影响减小了；两个外侧电流端的附加电阻串联在电源回路中，其影响可忽略；两个内侧电流的附加电阻和小电阻r相串联，相当于增大了式中的r，其影响通常也可忽略。于是只要将被测低电阻按四端接法接入双电桥进行测量，就可像单
6、电桥那样用来计算了。4.直流电桥测电阻及组装数字温度计非平衡电桥一般平衡电桥测电阻，多是以检流计G为平衡指示器，而非平衡电桥则是将检流计G去掉，通过测量其两端的电压Ut来确定电阻，如下图所示：如果电源E一定，当某桥臂待测电阻Rt发生变化时，非平衡电桥的输出电压Ut也发生变化。?R1R?U?E?非平衡电桥的输出电压公式为t?R?RR?Rt2?1?一般来说Ut与t的关系不是线性的，为了组装数字温度计，适当地选择电桥参数，使其非线性项误差很小，在一定的温度范围内呈近似线性关系。这就是线性化设计。互易桥为简单起见，我们利用现有的QJ23型惠斯通电桥改装成非平衡桥，用铜丝电阻作感温元件，阻值约20?。用
7、惠斯通电桥测量时一般会选C=，将R置于XX?，由该电桥线路知，此时R2?10?，R1?1000?，这样的阻值配比Ut测量误差较大，不能满足线性化设计的要求。现在我们巧改惠斯通电桥，将电源E和检流计G互易位置，这样桥臂阻值之间的关系，就较为合理。为讨论方便，将这种电源E，检流计G互换的惠斯通电桥称之为互易桥。将G再换成mV表，就改成互易了的非平衡桥，用它测量Ut误差就会减小。线性化设计欲组装一个温度范围在0-100的铜电阻数字温度计，必须将Utt的关系线性化，当采用量程为的41数字电压表来显示温度值时，要求显示值：21Ut?t10当温度t=0时，U0?0mV，此时互易桥为平衡桥有：RRR2?C，
8、0?C或R?0R1RC式中R0为0时铜丝电阻值，R为测量臂电阻，对铜电阻来说，在0-100范围内Rt与t市线性关系：Rt?R0(1?t)，这样式可改写为：?1?1Ut?E?1?C1?C(1?t)?考虑到本实验中选C?1，铜电阻温度系数?10?3/，则式还可以进一步简化为：Ut?EC?t?U(1?C)2实验报告3直流电桥测电阻姓名：班级：一实验目的1.理解并掌握用电桥电路测定电阻的原理和方法。2.学会自搭电桥，并学习用交换法减少和修正系统误差。3.掌握携带式直流单电桥的使用方法，并对测量结果的不确定进行评定。二【实验仪器】稳压直流电源，电阻箱是最常用的直流电桥，图3-1是它的电路原理图。图中R1
9、，R2和R是已知阻值的标准电阻，他们和被测电阻Rx连成一个四边形，每一条边称作电桥的一个臂。对角A和C之间接电源E；对角B和D之间接电流计G，它像桥一样。若调节R使检流计中电流为零，桥两端的B点和D点电位相等，电桥达到平衡，这时可得I1R=I2Rx,I1R1=I2R2;两式相除可得Rx=R2R/R1(3-1)当R1，R2为已知时，可以通过调节R使电桥达到平衡，从而由式求得待测电阻Rx的值。这里R1，R2为电桥的“比率”臂，R为电桥的“比较”臂。2电桥的测量误差电桥的测量误差主要由两方面的因素决定:一是桥臂电阻R1,R2和R本身的误差;二是电桥的灵敏度.下面分别予以讨论(1)交换法消除比率臂R1
10、,R2的误差影响保持R1,R2不变,交换R,Rx的位置,调节R使电桥再次达到平衡,设这时电阻植为R,根据电桥平衡条件有,Rx=(R1/R2)R由式(3-1)和式(3-2)得R=RR由于式中不含有R1,R2,就这样消除了由于R1,R2,不准确带来的误差.电桥的灵敏度测量时，我们根据检流计的指针有无偏转来判断电桥是否平衡的，不说明通过它的电流绝对为零，而只是反映电流小到检流计测不出来。用来反映检流计对多小的电流都有明显反映的参数，称为检流计的灵敏度。当电桥达到平衡时,使R改变一个适当的量。R,这时检流计偏转N个小格,定义检流计的灵敏度为S=N/R/RS的物理意义为:比较电阻的单位相对改变量引起检流
11、计的偏转量.S越大,电桥越灵敏,带来的误差越小.四、实验内容1.自搭电桥按图3-1组装电桥，对待测电阻分别测定；固定R1,R2交换R,Rx位置，再对待测电阻分别测定。测电桥灵敏度：调R使电桥平衡，让检流计指示零；改变R,让检流计偏转25个小格，记下偏转的格数N和R2.用JQ24电桥测定：对每一个待测电阻，都要根据每一被测电阻的标称值，首先选定比率C并预置测量盘，接着调电桥平衡，得到测量盘读数R值。3.列表数据表格并利用公式计算待测电阻值及电桥灵敏度。四、数据处理1.自搭电桥根据Rx=RR得出：Rx2=Rx5=2.箱式电桥根据S=N/(R/R),解得：S2=3033S4=S5=五、结果分析1.自
12、搭电桥所测的R与R结果相差不大，误差应为系统误差。2.箱式电桥所得灵敏度并不相同，可能与比率有关。由上述实验数据可分析得出，用箱式电桥测电阻要注意比率的选取，实验出现的问题就是整理数据时算出来的数过大有点离谱，未找到原因。待测电阻的阻值越高其灵敏度越低，测出来的数据越不准确。在实验中遇到检流计的指针偏转一边和总不偏转的情况，经检查偏转一边是因为R的阻值太大或太小；R与检流计之间的接线柱接错，总不偏转是因为检流计内部断路。六、讨论分析题在用自组电桥测电阻时，检流计总是偏向一边或总不偏转，分别说明这两种情况可能在何处发生了故障。答：检流计指针不动：(1)检流计损坏;(2)原因可能是电路回路未接通。
13、检流计指针偏向一边：原因可能是电桥的比率臂选得不恰当。若是比率臂选择不当，则改变比率臂的值就能使指针偏向另一边.1.直流电桥测电阻使用的是什么方法？为什么它具有较高的测量精度？答：比较法;因为当电流计中无电流时：R1=R2;R=RxRx=R*(R1/R2)。由于Rx只与R1，R2，R有关，与通过的电流无关，检流计非常敏感，所以测量的精确度很高。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
14、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，测量结果也越准确
