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1、曲阜师范大学实验报告实验日期：2020.5.17实验时间：14： 3018： 00姓名：方小柒学号：*实验题目：箱式直流电桥测量电阻一、实验目的：本实验的目的是通过用惠斯通电桥测量电阻，掌握调节电桥平衡的方法，并 要求了解电桥灵敏度与元件参数之间的关系，从而正确选择这些元件，以达到所 要求的测量精度。二、实验内容：1、按直流电桥实验的实验电路图，正确连线.2、线路连接好以后，检流计调零。3、调节直流电桥平衡。4、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=An/(ARx/ Rx)或S=An/ (ARO/ R0)计算出直流电桥的电桥灵敏度。5、记录数据，并计算
2、出待测电阻值。三、实验仪器：待测电阻、电桥箱四、实验原理：电阻按其阻值可分为高、中、低三大类，RW1Q的电阻为低值电阻，R1M Q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、惠斯通电桥的工作原理惠斯通电桥原理，如图6。1。2-1所示。图 6.1。 2-12、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R1/R2=1时调到平衡，则有Rx=RO,这时若把R0改变一个微小量厶 R0，则电桥失去平衡，从而有电流IG流过检流计。如果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，R0就是
3、由于检流 计灵敏度不够高而带来的测量误差ARx.引入电桥的灵敏度，定义为S=A n/(ARx/Rx)式中的ARx是在电桥平衡后Rx的微小改变量(实际上若是待测电阻Rx不 能改变时,可通过改变标准电阻R0的微小变化ARO来测电桥灵敏度)，n是由 于ARx引起电桥偏离平衡时检流计的偏转格数，An越大，说明电桥灵敏度越高, 带来的测量误差就越小。S的表达式可变换为S=An/(ARO/ R0)= An/(lG/ (ARO/ RO) =S1S2其中S1是检流计自身的灵敏度，S2=AIG/ (ARO/ RO)由线路结构决定，故 称电桥线路灵敏度，理论上可以证明S2与电源电压、检流计的内阻及桥臂电阻等 有关
4、。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、RO引起的误差为ARx/ Rx=AR1/ R1+AR2/ R2+ARO/ RO为减小误差，把图6。1.21电桥平衡中的R1、R2互换， 调节RO使IG=O，此时的RO记为RO，则有Rx=(R2/ R1)*RO斤=*凡这样就消除了 R1、R2造成的误差。这种方法称为交换法，由此方法测量Rx 的误差为 Rx/ Rx=1/2 (ARO/ RO+ARO/ RO)即仅与电阻箱RO的仪器误差有关。若RO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。五、实验步骤：I、流程简述1、按直流电桥实验的实验电路图，
5、正确连线。2、线路连接好以后,检流计调零。3、调节直流电桥平衡。4、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=An/ (ARx/ Rx)或S=An/(ARO/ RO)计算出直流电桥的电桥灵敏度。5、记录数据，并计算出待测电阻值.II、线上操作1、主窗口介绍成功进入实验场景窗体，实验场景的主窗体如下图组所示直流电桥（电桥箱版）在实验场景主窗体的右上角有“工具箱”和“帮助”两个菜单项。工具箱提 供实验中可能用到的工具；点击帮助菜单项，弹出帮助文档。在场景的下方，从左到右，依次是“实验仪器栏”、“实验提示栏“和”实 验内容栏“。实验仪器栏里放置着实验用到的仪器，
6、点击拖动，可以把相应的仪 器拖到实验场景中去，供实验使用。实验提示栏，即时提示实验信息或相关的操 作信息实验内容栏，是相关实验名称的列表，点击实验名称可以重新开始实验 和进行实验的切换。实验大场景主要由一张桌子组成，本实验中，实验仪器都放在桌子上面。在 实验场景中，可以在一定范围内拖动指定仪器把鼠标放在仪器上面，按下Delete 键，可以删除指定仪器到仪器栏双击场景中的仪器可以进入仪器的调节窗体。2、连线当鼠标移动到实验仪器接线柱的上方，拖动鼠标，便会产生“导线”，当鼠 标移动到另一个接线柱的时候，松开鼠标，两个接线柱之间便产生一条导线，连 线成功;如果松开鼠标的时候，鼠标不是在某个接线柱上，
7、画出的导线将会被自动 销毁，此次连线失败。根据实验电路图正确连线，连线操作完成，如下图所示：3、检流计调零线路连接完毕后，断开电源开关，打开检流计调节界面，按下检流计的电计 按钮，旋转电桥箱检流计部分的调零旋钮，并观察检流计的指针，当检流计的指 针指向零点，调零成功.如下图所示：4、根据实验内容调节电路(1) 根据直流电桥电路图连接好电路，然后在数据表格中点击“连线”模块 下的“确定状态”按钮，保存连线状态。(2) 用箱式电桥测量几个未知电阻。 按下电源按钮，一边调节比例臂和电阻臂，一边左击电计按钮，看检流计 指针的偏转情况,如果检流计指针缓慢的在一个很小范围内偏转，则右击电计按 钮，然后微调
8、电阻臂，观察检流计指针偏转情况，直至电桥平衡。记下此时的电 桥臂、比例臂的值，并计算出待测电阻的电阻值，填入表格中。 重复步骤(2),测量三次把数据填入表格，最后计算出待测电阻的平均 值.(3) 测量选定比例臂下的电桥灵敏度。 选定好比例臂以后，点击“确定状态按钮” 调节电阻臂，使电桥平衡，记录下电桥平衡时电阻臂的电阻值，然后改变 电阻臂的值，记下改变的电阻值和改变电阻值后检流计的偏转格数,然后利用检 流计灵敏度计算公式，计算出电桥的灵敏度，并把计算结果填入表格. 重复步骤(2),测量三次，把数据填入表格，最后计算出当前比例臂下 电桥灵敏度的平均值。( 4)记录数据 程序提供记录数据表格，在做
9、实验的过程中，可以把测量数据和计算数据填 到数据表格中去。点击场景右上角的记录数据按钮,可弹出记录数据窗体，如下 图所示：把测量和计算出来的数据，填入相应的位置，实验结束。六、实验数据：1、待测电阻的电阻值选取合适的比例臂，调节电路平衡,测量三次，记录实验数据.内容123比例臂111电阻臂RO (Q)449450448待测电阻值Rx(Q)449450448待测电阻的电阻值Rx (Q )= 4492、测量并计算出电桥的灵敏度。选定一个合适的比例臂，调节电桥平衡，记下电桥平衡时电阻臂的电阻值RO,然 后在小范围内改变电阻臂的电阻值,记下电阻臂相对平衡位置改变的值，即 R0， 和指针相对平衡位置偏转
10、的格数，即AnO，测量三次，记录实验数据：内容123电阻臂RO (Q)449449449变化量A R0( Q)100200300偏转格数A n0356电桥灵敏度13.4711。228。98电桥灵敏度=S1二n/(ARx/Rx) =3/(100/449)=13。47 同理可得S2=11。22S3=8。 98所以平均值=（13.47+11.22+8。98）/3=11.22七、思考题：如果取桥臂电阻R1= R2，调节R0从0到最大，检流计指针始终偏在零点的一侧, 这说明什么问题?应作怎样的调整，才能使电桥达到平衡?答：首先检查电路连接有没有问题，如果确认电路连接没有问题，R0的最大阻 值没有达到Rx的阻值，应适当减小R2/R1的值重新测量
