電橋和電阻測量

1、電橋和電阻測量第1頁，共31頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)44分，星期五實(shí)驗(yàn)簡介實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)內(nèi)容儀器及調(diào)整實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)預(yù)習(xí)題思考題第2頁，共31頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)44分，星期五實(shí)驗(yàn)簡介 電阻測量：1）低電阻（10），四端接法；2)高阻(106),兆歐表和數(shù)字萬用表;3）中值電阻（10-106）,惠斯通電橋法;第3頁，共31頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)44分，星期五實(shí)驗(yàn)簡介 惠斯通(18021875)，英國物理學(xué)家。在測量電阻及其它電學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)，經(jīng)常會用到一種叫惠斯通電橋的電路，很多人認(rèn)為這種電橋是惠斯通發(fā)明的，其實(shí)，這是一個(gè)誤會，這種電橋是由英國發(fā)明家克里斯蒂在1833年

2、發(fā)明的，但是由于惠斯通第一個(gè)用它來測量電阻，所以人們習(xí)慣上就把這種電橋稱作了惠斯通電橋。第4頁，共31頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)44分，星期五實(shí)驗(yàn)?zāi)康恼莆栈菟雇姌驕y量電阻的原理和方法；掌握四端接法測量電阻的原理和方法； 掌握電學(xué)實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)方法及常用儀器使用方法,了解提高電橋靈敏度的幾種途徑。第5頁，共31頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)44分，星期五實(shí)驗(yàn)原理1、惠斯通電橋測量原理(測量中值電阻（10-106）) 通常稱 R1、R2為比率臂，比值 k= R1/ R2稱為比率系數(shù)或倍率：另外兩臂，R3為比較臂，R4= Rx稱為測量臂。平衡時(shí),VBC=VDC第6頁，共31頁，2022年，5月

3、20日，5點(diǎn)44分，星期五2、惠斯通電橋的靈敏度 用電橋測量電阻時(shí)的精度主要取決于電橋的靈敏度。當(dāng)電橋平衡時(shí)，若使比較臂R3改變一微小量R3，電橋?qū)⑵x平衡，檢流計(jì)偏轉(zhuǎn)n格， 常用如下的相對靈敏度S表示電橋靈敏度:由電橋靈敏度引入的被測電阻值的相對誤差為 由電橋靈敏度引入的被測電阻值的絕對誤差為 實(shí)驗(yàn)原理第7頁，共31頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)44分，星期五電橋靈敏度與下面諸因素有關(guān)：（1）與檢流計(jì)的電流靈敏度Si成正比。但是如Si過大，電橋就不易穩(wěn)定，平衡調(diào)節(jié)比較困難，所以要選擇適當(dāng)。（2）與電源的電動(dòng)勢E成正比。但是如E過大，測小電阻時(shí)，有可能橋臂的分流電流超過電阻箱的允許電流而使電

4、阻箱損壞。（3）大致與橋臂的分流電流成正比，即與R1+R4和R2+R3的阻值成反比。（4）與檢流計(jì)和電源所接的位置有關(guān)。以圖的接法為例，當(dāng)VBC = VAC/2時(shí)，電橋靈敏度將獲得最大；而當(dāng)VBC 由VAC/2 0時(shí)，電橋靈敏度也由最大值0。第8頁，共31頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)44分，星期五 圖四為端接線法原理圖，圖中RX是待測低值電阻，Rn 是標(biāo)準(zhǔn)電阻。四端接法基本原理是：如果已知流過待測電阻的電流I（可通過測量標(biāo)準(zhǔn)電阻Rn上的電壓獲得），當(dāng)測量得到了待測電阻RX的電壓UX,則待測電阻RX的值為RX= UX/I3、四端接法測量電阻的原理（測量低值電阻10以下） 第9頁，共31頁，2

5、022年，5月20日，5點(diǎn)44分，星期五實(shí)驗(yàn)儀器 直流穩(wěn)壓電源，萬用表，電阻箱3個(gè)，檢流計(jì),阻值數(shù)量級不同的待測電阻5個(gè)，電鍵，連接線等。 電路板,待測電阻等。第10頁，共31頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)44分，星期五實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟1、利用惠斯通電橋測量待測電阻（1）按照圖7-1，自搭電橋；（建議先接R1、R2、R3、Rx環(huán)路，再在對角線 接檢流計(jì)和電源分路）。（2）適當(dāng)選取比率臂，以保證待測電阻得到要求的有效位數(shù)。（建議先用萬用表粗測一下待測電阻的阻值。合理選定R1、R2和R3的值，可取k= R1/ R2=0.1（3）電源電壓一般不宜取得太高，可取3到5V。 （4）接通電鍵KE和KG，觀

6、察檢流計(jì)(P71)指針偏轉(zhuǎn)方向和大小，改變R3再觀察，根據(jù)觀察的情況正確調(diào)整R3，直至檢流計(jì)指針無偏轉(zhuǎn)，記下R3值（注意：R3值的讀數(shù)要記有效數(shù)值），算出Rx。測量3個(gè)待測電阻的阻值，估計(jì)其不確定度【注意】1電源電壓不可用的太高，橋臂的分流電流不可超過電阻箱的允許電流，特別在測小電阻的情況。2測小電阻時(shí)，時(shí)間要短，以免發(fā)熱影響電阻阻值的穩(wěn)定性。第11頁，共31頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)44分，星期五2、利用四端接法測量低值電阻 （1）自搭實(shí)驗(yàn)裝置(電路板),注意正確使用電路板； （2）改變電源的輸出值，測量待測電阻上電壓值。（3）自擬數(shù)據(jù)表格。 （4）實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證電壓引線極接觸電阻和引線電阻

7、對測量的影響可忽略不計(jì)。（5）用作圖法求待測電阻阻值。 【注意事項(xiàng)】1恒流源的供給電流不大于100mA；2恒流源應(yīng)預(yù)熱十分鐘后，方可進(jìn)行測量。3實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，應(yīng)關(guān)閉電源開關(guān)，整理實(shí)驗(yàn)儀器。第12頁，共31頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)44分，星期五儀器設(shè)備直流穩(wěn)壓電源，電流源，萬用表，電阻箱3個(gè)，檢流計(jì),阻值數(shù)量級不同的待測電阻5個(gè)，電鍵，連接線，電路板，待測電阻等。第13頁，共31頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)44分，星期五儀器設(shè)備檢流計(jì)第14頁，共31頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)44分，星期五儀器設(shè)備數(shù)字萬用表第15頁，共31頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)44分，星期五儀器設(shè)備數(shù)字

8、恒流電源第16頁，共31頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)44分，星期五穩(wěn)壓源第17頁，共31頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)44分，星期五電阻箱第18頁，共31頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)44分，星期五引線極第19頁，共31頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)44分，星期五實(shí)際接線圖第20頁，共31頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)44分，星期五數(shù)據(jù)1.數(shù)據(jù)記錄自擬數(shù)據(jù)記錄表格2.數(shù)據(jù)處理自擬數(shù)據(jù)處理表格（1）電阻阻值計(jì)算（2）用不確定度表示測量結(jié)果說明：電阻的單位習(xí)慣用、k或M，一般不用103等。 （3）利用四端接法測量低值電阻數(shù)據(jù)處理要求看實(shí)驗(yàn)內(nèi)容部分。 第21頁，共31頁，2022年，5月

9、20日，5點(diǎn)44分，星期五數(shù)據(jù)表格第22頁，共31頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)44分，星期五數(shù)據(jù)處理第23頁，共31頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)44分，星期五實(shí)驗(yàn)結(jié)果第24頁，共31頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)44分，星期五第25頁，共31頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)44分，星期五第26頁，共31頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)44分，星期五第27頁，共31頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)44分，星期五第28頁，共31頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)44分，星期五第29頁，共31頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)44分，星期五預(yù)習(xí)題什么叫電橋平衡？在實(shí)驗(yàn)中如何判斷電橋達(dá)到了平衡？說明用萬用表粗測被測電阻Rx的重要性。第30頁，共31頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)44分，星期五檢流計(jì)使用注意