電橋及示波器實(shí)驗(yàn)21926課件

惠斯通電橋一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康碾姌蚴怯帽容^法測(cè)量物理量的電磁學(xué)基本測(cè)量?jī)x器，電橋的種類(lèi)很多，測(cè)量中等阻值（10～106歐姆）的電阻要用惠斯通單臂電橋進(jìn)行測(cè)量；若要測(cè)量更大阻值的電阻，一般采用高電阻電橋或兆歐表；而要測(cè)量阻值較小的電阻，一般采用雙臂電橋（開(kāi)爾文電橋）。1、掌握用惠斯通電橋測(cè)電阻的原理。2、了解電橋靈敏度對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響，掌握電橋靈敏度的測(cè)量方法。3、正確使用自組電橋和箱式電橋測(cè)電阻。二、實(shí)驗(yàn)儀器：直流穩(wěn)壓電源，電阻箱，檢流計(jì)，QJ23型箱式電橋、待測(cè)電阻（200Ω～4KΩ）1、電橋的原理三、實(shí)驗(yàn)原理：

通過(guò)調(diào)節(jié)各臂電阻（R1、R2、R0）阻值,使BD兩點(diǎn)的電勢(shì)差為零，此時(shí)流過(guò)檢流計(jì)的電流為零，稱(chēng)電橋達(dá)到平衡狀態(tài)。C稱(chēng)為比率系，一般簡(jiǎn)單情況下C=1，只需調(diào)節(jié)R0電阻使電橋達(dá)到平衡：2．QJ23型箱式惠斯登電橋的結(jié)構(gòu)該儀器可用外接，也可用內(nèi)附的穩(wěn)壓電源。總有效量程為1Ω～11.11ΜΩ；比率系數(shù)C從×0.001到×1000，共分七檔，由比率C轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)指示，不同的擋位R1、R2所代表的電阻串聯(lián)值各不相同。

Rx=測(cè)量盤(pán)讀數(shù)之和（R0）×CR0C注意：C檔位的選取原則必須用最高位測(cè)量盤(pán)（×1000），即第1測(cè)量盤(pán)不能置于“0”，以獲得4位有效數(shù)字的電阻值。待測(cè)電阻（200Ω～4KΩ），所以測(cè)小電阻C選擇為0.1，測(cè)大電阻C選擇1.四、實(shí)驗(yàn)步驟：1．自裝惠斯通電橋測(cè)量?jī)芍晃粗娮瑁↘Ω、Ω數(shù)量級(jí)）。（1）按照惠斯通電橋電路接好線路，其中電源電壓為4V，檢流計(jì)調(diào)零，比較臂電阻R1、R2(500-6000Ω)的比值C=1。注意Rx、R0的連線位置。注意：通電前每個(gè)電阻箱均取大于500Ω的電阻值，取值請(qǐng)旋轉(zhuǎn)到位。嚴(yán)禁電阻箱無(wú)取值時(shí)通電?。?）檢流計(jì)的量程放置到時(shí)1mA擋，調(diào)節(jié)R0使電橋達(dá)平衡時(shí)，將R0值填入表4.20（P163）中。（3）微小調(diào)整R0產(chǎn)生ΔR0，使檢流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)4格（以檢流計(jì)表上±3范圍的刻線為準(zhǔn)），得出電橋靈敏度S和待測(cè)電阻誤差ΔRx。注意：通電后如果檢流計(jì)偏轉(zhuǎn)很大，請(qǐng)立即斷電，調(diào)節(jié)R0的數(shù)值或檢查電器聯(lián)接后再試。2．直接利用箱式惠斯通電橋測(cè)量?jī)芍晃粗娮?。?）電源和檢流計(jì)選擇開(kāi)關(guān)置于“內(nèi)接”，靈敏度旋鈕置于中間位置，被測(cè)電阻Rx接至“接線柱”。根據(jù)自裝電橋測(cè)量出待測(cè)電阻值的結(jié)果，選定比率轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)的擋位（C1=1，C2=10-1），調(diào)節(jié)好測(cè)量盤(pán)上的四位電阻值。（2）先按下G鍵，調(diào)節(jié)“調(diào)零”旋鈕使檢流計(jì)表頭指針指零，再斷開(kāi)G鍵。測(cè)量時(shí)先按下“B鈕”，再用躍接法按“G”鈕(按下后立即松開(kāi))，觀察檢流計(jì)指針的偏轉(zhuǎn)方向。若指針向“+”偏，應(yīng)增大測(cè)量盤(pán)電阻R0；指針向“-”偏，應(yīng)減小測(cè)量盤(pán)電阻R0，反復(fù)調(diào)節(jié)直至檢流計(jì)指零，達(dá)到電橋平衡。比率C（3）然后微小調(diào)整R0產(chǎn)生ΔR0，使檢流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)?n＝4格。數(shù)據(jù)記錄在表4.21（P163）（4）使用完畢,必須斷開(kāi)電源。應(yīng)先放開(kāi)“G”，再放開(kāi)“B”按鈕,再取下待測(cè)電阻，檢流計(jì)和電源選擇開(kāi)關(guān)置于“外接”。五、數(shù)據(jù)處理及誤差計(jì)算：按照P163表4.20、4.21處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。六、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)：1、用箱式電橋時(shí)，采用躍觸開(kāi)關(guān)G避免在調(diào)節(jié)過(guò)程中有較大電流通過(guò)檢流計(jì)，以保護(hù)檢流計(jì)。2、電橋通電時(shí)間要盡量短，以免因電阻發(fā)熱而變質(zhì)。示波器使用(P75~P78)示波器由示波管和與其配合的電子線路組成。圍繞二維圖形的建立，示波器面板設(shè)置了垂直方向調(diào)整功能、水平方向(掃描)調(diào)整功能、觸發(fā)同步系統(tǒng)三大區(qū)域(P75~P78)。三、實(shí)驗(yàn)原理1、示波管的結(jié)構(gòu)：由電子槍、偏轉(zhuǎn)板（X軸和Y軸）、熒光屏組成。包括對(duì)X軸、Y軸兩小電壓信號(hào)的放大和對(duì)大電壓信號(hào)的衰減功能。2、電信號(hào)放大和衰減系統(tǒng)：垂直衰減放大旋鈕水平衰減放大旋鈕

3、掃描系統(tǒng)與觸發(fā)同步系統(tǒng)：示波器上的二維圖像顯示需Y電場(chǎng)(Y偏轉(zhuǎn))和X電場(chǎng)(X偏轉(zhuǎn))共同影響電子軌跡來(lái)實(shí)現(xiàn)。對(duì)于一個(gè)電壓信號(hào)V=F(t)的二維函數(shù)圖象顯示，必須首先將“時(shí)間t”轉(zhuǎn)變成電壓信號(hào)才能實(shí)現(xiàn)。

即，電壓V=F(t)加在Y偏轉(zhuǎn)上形成Y電場(chǎng)，影響電子沿Y軸方向的運(yùn)動(dòng)軌跡或位移。再用V=Kt線性關(guān)系的鋸齒波加在X偏轉(zhuǎn)上形成X電場(chǎng)。電子受到X電場(chǎng)與Y電場(chǎng)共同影響，其軌跡就將V=F(t)的二維圖象描述出來(lái)了。V=F(t)和V=Kt實(shí)際上是兩個(gè)完全不相干電壓信號(hào)，它們的時(shí)間t也是不相干的，為了建立聯(lián)系，示波器為此設(shè)置了觸發(fā)同步系統(tǒng)。4、波形的顯示原理：如果在

Y軸輸入正弦電壓信號(hào)，又在X軸上加V=kt鋸齒波電壓信號(hào)“模擬”時(shí)間，則屏上光點(diǎn)軌跡顯示了這兩個(gè)相互垂直振動(dòng)的合成正弦波圖形，如圖所示。當(dāng)鋸齒波電壓和輸入的正弦電壓的周期相等，熒光屏上將顯示出一個(gè)完整的正弦波圖形；若鋸齒波電壓的周期正好是正弦電壓周期的兩倍時(shí)，熒光屏上將顯示出兩個(gè)完整的正弦波圖形，依此類(lèi)推。（1）信號(hào)波形的顯示即在熒光屏上構(gòu)成簡(jiǎn)單、穩(wěn)定的示波圖形的條件：

X軸鋸齒波電壓信號(hào)的周期

等于

Y軸正弦電壓信號(hào)周期

的整數(shù)倍。為屏上完整波的數(shù)目；f為信號(hào)的頻率（2）李薩如圖形

當(dāng)X軸輸入正弦信號(hào)時(shí)，Y軸輸入另一正弦信號(hào)，兩者信號(hào)頻率成簡(jiǎn)單整數(shù)倍時(shí)，觀察到的是電子束受兩個(gè)互相垂直的諧振運(yùn)動(dòng)的合成圖形，這種圖形稱(chēng)李薩如圖形，可用來(lái)測(cè)定信號(hào)頻率。X軸輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)X-Yfx和fy分別為x偏轉(zhuǎn)板和Y偏轉(zhuǎn)板電壓的頻率，ny為垂直線與圖形的最多交點(diǎn)數(shù)，nx為水平線與圖形的最多交點(diǎn)數(shù)，由理論分析可得頻率和最多交點(diǎn)數(shù)的比例關(guān)系為:掃描時(shí)間選擇開(kāi)關(guān)：0.5ms/大格垂直衰減器旋鈕：1v/大格Vp=1×5.9=5.9vT=0.5×7.9=3.95ms波形顯示：幅值：盡量占滿整個(gè)屏幕周期：顯示1~2個(gè)完整周期峰峰電壓和周期的測(cè)量方法用信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生待測(cè)信號(hào)，其信號(hào)頻率必須達(dá)到（使信號(hào)波形不閃爍）f>1000Hz、幅度任意的正弦波。然后將信號(hào)發(fā)生器的“ＣＨ１電壓輸出”與示波器的CH1輸入端連接，再調(diào)整掃描電壓的頻率“⒄旋鈕”，使屏上現(xiàn)完整、穩(wěn)定的待測(cè)信號(hào)波形，通過(guò)示波器屏上的刻線測(cè)出該信號(hào)的峰峰電壓值和周期。通過(guò)調(diào)節(jié)信號(hào)發(fā)生器改變輸入信號(hào)的頻率f和電壓幅度三次，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)過(guò)程。注意：測(cè)量電壓和周期的單位要與衰減器檔（V、mV）和掃描時(shí)間檔（ms、μs）的具體單位對(duì)應(yīng)。信號(hào)輸出端3、觀察三種待測(cè)信號(hào)（頻率、振幅）的波形，并測(cè)量出待測(cè)信號(hào)的峰峰電壓和周期、頻率，分別將數(shù)據(jù)填入表4.24、表4.25、表4.26。準(zhǔn)確值=測(cè)量值*誤差系數(shù)4、觀察李薩如圖形：首先將示波器觸發(fā)源（24）、垂直方式工作開(kāi)關(guān)（34）、水平方式工作開(kāi)關(guān)鍵（30）拔到()。信號(hào)發(fā)生器輸出通道CH1產(chǎn)生fx=300Hz正弦波形，與示波器CN1輸入通道連接，而示波器CH2輸入端與信號(hào)發(fā)生器的CH2輸出(fy信號(hào)，可調(diào))連接。

XY波疊加功能輸入f