用惠斯登電橋測(cè)電阻實(shí)驗(yàn)論

1、實(shí)驗(yàn)論文課題名稱：用惠斯登電橋測(cè)電阻專業(yè)及班級(jí)：2012級(jí)電子信息工程二班學(xué)號(hào)：20121270XXXX姓名：唐粱指導(dǎo)老師：孔文婕電子工程學(xué)院2012年12月25日 惠斯登電橋?qū)嶒?yàn)論文摘要：本實(shí)驗(yàn)介紹如何用惠斯登較為精確的測(cè)量電阻的阻值，以及試驗(yàn)中可能出現(xiàn)的問(wèn)題分析和解決辦法。引言：惠斯登電橋是一種常用的電學(xué)儀器，它可用來(lái)測(cè)量電阻、電容、電感等電學(xué)量，還可以通過(guò)參量轉(zhuǎn)換對(duì)溫度、壓力等非電學(xué)量進(jìn)行測(cè)量。是電學(xué)實(shí)驗(yàn)中較為典型且重要的基本實(shí)驗(yàn)，自組惠斯登電橋是本實(shí)驗(yàn)的重要內(nèi)容也是關(guān)鍵所在。關(guān)鍵詞：自組惠斯登電橋、電橋靈敏度、靈敏電流計(jì)、不確定度正文：?jiǎn)栴}：1.電阻哪種方法更精確？分析問(wèn)題：平常使用最

2、多的莫過(guò)于用萬(wàn)用表測(cè)電阻了，而用儀器本身決定它的精度是很低的，所以此方法只能用來(lái)估測(cè)電阻。中學(xué)時(shí)學(xué)過(guò)用伏安法測(cè)電阻，此方法與前一種相比大大增加了精度，但由于電流表、電壓表自身的電阻，還是不夠精確的測(cè)量出電阻的阻值。 因此需要更為精確的測(cè)量?jī)x器惠斯登電橋！解決問(wèn)題：用惠斯登電橋測(cè)電阻。2.為什么要測(cè)量電橋靈敏度？答：因?yàn)樵诶米越M惠斯登電橋測(cè)電阻時(shí)，當(dāng)電橋平衡后，流過(guò)檢流計(jì)的電流Ig理論上應(yīng)為零，但實(shí)際上檢流計(jì)的靈敏度有一定的限度，當(dāng)Ig小到我們感覺(jué)不到檢流計(jì)的偏轉(zhuǎn)時(shí)我們就認(rèn)為電橋平衡了，因此Rx的測(cè)量就會(huì)有誤差。所以要測(cè)量電橋靈敏度。3.如何提高電橋靈敏度？答：（1） 選擇R2/R3=1靈敏度

3、最高。選擇電壓靈敏度高的檢流計(jì)。適當(dāng)提高電橋的工作電壓，可提高靈敏度，但不要超過(guò)各元件的額定電流。4橋路平衡的條件是？答：當(dāng)兩橋臂的電阻比值相等時(shí)即Rx=R2*R3/R4,我們就認(rèn)為電橋平衡?！緦?shí)驗(yàn)?zāi)康摹?.掌握惠斯登電橋測(cè)電阻的原理。2.學(xué)會(huì)自組惠斯登電橋測(cè)量電阻的方法。3.了解電橋靈敏度的概念以及提高電橋靈敏度的幾種方法?！緦?shí)驗(yàn)儀器】可變電阻箱3個(gè)、靈敏電流計(jì)、滑線變阻器、待測(cè)電阻、直流電源、多用電表、開(kāi)關(guān)及導(dǎo)線等?！緦?shí)驗(yàn)原理】惠斯登電橋原理電橋法是電學(xué)的測(cè)量方法之一，它是測(cè)量電阻的很重要也是應(yīng)用最普遍的一種方法。惠斯登電橋又稱單臂電橋，通常用來(lái)測(cè)量中值電阻。它是有四個(gè)電阻R2、R3、R4

4、和待測(cè)電阻Rx聯(lián)成的一個(gè)封閉四邊形，在四邊形的對(duì)角A和B上接入直流電源，對(duì)角C和D之間接入檢流計(jì)而組成，如圖所示，圖中四邊形的每一條邊稱為電橋的一個(gè)臂，而CD這條對(duì)角線就是所謂的“橋”，“橋”的作用是將C、D兩點(diǎn)的電位直接進(jìn)行比較，當(dāng)C、D兩點(diǎn)的電位相等時(shí)，檢流計(jì)G中通過(guò)的電流為零，即Ig=0.電橋達(dá)到平衡。這時(shí)的電橋稱為平衡電橋，檢流計(jì)稱為指零儀器。Uac=Ucd，Ucb=Udb根據(jù)歐姆定律有I1*Rx=I4*R4，I2*R2=I3*R3 因?yàn)?I1=I2，I3=I4所以有Rx/R2=R4/R3即 Rx=R2*R4/R3其中，Rx為測(cè)量臂，R2、 R3稱做比例臂，R4稱做比較臂。而 Rx/R

5、x=R3/R3+R3/R3+R4/R4 交換臂之前 Rx =（R2/R2+R3/R3+R4/R4）*Rx交換臂之后 Rx=(R2/R2+R3/R3+R4/R4)*Rx所以 Rx*Rx=R4*R4則有 Rx=sprt （R4*R4）則 R=Rx+(-)uRx2.電橋靈敏度定義:電橋平衡時(shí)，若一臂的阻值為R，改變以微小量R后，引起檢流計(jì)偏轉(zhuǎn)n格，則電橋相對(duì)靈敏度S為 實(shí)際上，待測(cè)電阻Rx一般不能改變，所以只能改變比較臂的阻值，以 R4/R4代替Rx/Rx，于是 S=n*R4/R43.測(cè)量不確定度：用電橋測(cè)量電阻時(shí)，測(cè)量不確定主要來(lái)源于電阻箱的誤差和電橋靈敏度帶來(lái)的誤差。電阻箱銘牌：10000100

6、0100101010.1%0.1%0.1%0.2%0.5%5%RR【實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟】取出萬(wàn)用表，將萬(wàn)用表表針接觸測(cè)出表的自身相應(yīng)檔位誤差并記錄（如0.5歐）。用萬(wàn)用表粗略測(cè)出待測(cè)電阻阻值并記錄（如199.8歐）。按照原理圖用3個(gè)電阻箱和待測(cè)電阻及檢流計(jì)組裝電橋，取電源電壓E=3.0V。接好后閉合開(kāi)關(guān)Ke，再閉合Kg。檢查檢流計(jì)是否偏轉(zhuǎn)；若偏轉(zhuǎn)，則電路正常。此時(shí)斷開(kāi)Ke、Kg。移去滑動(dòng)變阻器R，再連接好線路。取比例臂電阻R2=R3=199.8O，粗調(diào)R4等于待測(cè)電阻的粗測(cè)值199.8。接通電源并調(diào)節(jié)R4使檢流計(jì)指針指零，使電橋平衡，記錄下各橋臂的阻值。在電橋處于平衡狀態(tài)下，分別增加和減少R4的值

7、，使檢流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)1格，記錄下對(duì)應(yīng)的R4(+)、n（-）和R4（-）、n（-）.將R4與Rx交換位置，重新調(diào)節(jié)R4使電橋平衡，此時(shí)R4的讀數(shù)記為R4。仿步驟4測(cè)出相應(yīng)的數(shù)值R（+）、n（+）和R4（-）、n（-）。根據(jù)Rx=sprt （R4*R4）測(cè)出Rx的值，根據(jù)S=n*R4/R4求出電橋的靈敏度；再分別求出由橋臂引起的誤差和電橋靈敏度引起的誤差，最后求出總的誤差。寫(xiě)出測(cè)量結(jié)果表達(dá)式。由上述實(shí)驗(yàn)得到下面數(shù)據(jù)次數(shù)R2()R3（）R4（）+R4（）R (+)換臂前199.8199.8199.4197.8-1.6換臂后199.8199.8200.1201.2+1.2續(xù)表-R4R4(-)n（+）n（

8、-）S(+)S(-)200.9+0.511-124.6398.8197.8-2.411+166.8-83.42【數(shù)據(jù)處理】Rx=sprt（199.4*200.2）=199.8R4的不確定度=（100*0.1+90*.0.2*+9*0.5+0.4*5）%=34.5%R4 的不確定度=（200*0.1+0.2*5）%=21%由橋臂電阻引起的誤差：Rx1=（R4/R4+R4/R4）*sprt（R4*R4）=0.2773由電橋靈敏度引起的誤差 Rx2=0.1/(-124.6)+0.1/398.8*199.4+0.1/166.8+0.1/(-83.42)*200.2=-0.06997總的合成誤差：uR(

9、x)=sprt（Rx1）+(Rx2)=0.29 則所測(cè)電阻R=Rx+(-)uRx=199.8+（-）0.3【實(shí)驗(yàn)結(jié)論】（1）惠斯登電橋能較精確測(cè)量電阻；（2）電橋是否達(dá)到平衡，是以橋路里有無(wú)電流來(lái)進(jìn)行判斷的，而橋路中有無(wú)電流又是以檢流計(jì)的指針是否發(fā)生偏轉(zhuǎn)來(lái)確定的,但檢流計(jì)的靈敏度總是有限的,這就限制了對(duì)電橋是否達(dá)到平衡的判斷；為此，引入電橋靈敏度問(wèn)題。 （3）、電橋靈敏度與檢流計(jì)靈敏度成正比，檢流計(jì)靈敏度越高電橋的靈敏度也越高。 （4）、電橋的靈敏度與電源電壓E成正比，為了提高電橋靈敏度可適當(dāng)提高電源電壓。 （5）、電橋靈敏度隨著四個(gè)橋臂上的電阻值的增大而減小。臂上的電阻值選得過(guò)大，將大大降低其靈敏度，臂上的電阻值相差太大，也會(huì)降低其靈敏度?！痉治雠c總結(jié)】根據(jù)以上分析，就可找出在實(shí)際工作中組裝的電橋出現(xiàn)靈敏度不高、測(cè)量誤差大的原因。同時(shí)一般成品電橋?yàn)榱颂岣咂錅y(cè)量靈敏度，通常都有外接檢流計(jì)與外接電源接線柱。但是外接電源電壓的選定不能簡(jiǎn)單為提高其測(cè)量靈敏度而無(wú)限制地提高，還必須考慮橋臂電阻的額定功率，不然就會(huì)出現(xiàn)燒壞橋臂電阻的危險(xiǎn)。參考