實驗14用惠斯登電橋測電阻

PAGEPAGE6實驗14用惠斯登電橋測電阻[實驗?zāi)康腯1．學(xué)習(xí)惠斯登電橋測量電阻的原理和方法。2．會用自組電橋和Q123型便攜式直流單臂電橋測量電阻，掌握交換法、電學(xué)平衡法，理解電橋的靈敏度。3．掌握對測量結(jié)果的不確定度進行評定。[實驗儀器]直流檢流計、Q123型便攜式直流單臂電橋、滑線變阻器、電阻箱、待測電阻、直流電源、導(dǎo)線、開關(guān)等。[實驗原理]惠斯登電橋的基本電路如圖14-1所示。改變可調(diào)的標(biāo)準(zhǔn)電阻Rl、R2和Rs的阻值，當(dāng)R1、R2、R3和Rx滿足關(guān)系時，B、D兩點的電勢將會相等，此時檢流計中沒有電流通過，即Ig=0，電橋處于平衡狀態(tài)。由上式可得（14-1）R1和R2稱為比率臂，Rs稱為比較臂，Kr=R1／R2稱為電橋的量程倍率(又稱量程因數(shù))。根據(jù)上式，待測電阻Rx可用三個已知的標(biāo)準(zhǔn)電阻的阻值表示了出來。如果保持R1和R2不變，而把Rs和Rx的位置交換，調(diào)節(jié)Rs（變?yōu)镽's）使電橋再次達到平衡，則有（14-2）由于上式中沒有R1和R2，這就消除了由于R1和R2不準(zhǔn)確而引起的系統(tǒng)誤差。將圖14-1中除Rx以外的所有器件按一定方式和要求組裝在一個箱內(nèi)，就構(gòu)成了便攜式直流單臂電橋（又稱箱式電橋）。其測量電阻的原理和方法與自組電橋基本相同。[實驗內(nèi)容及步驟]一、用自組電橋測電阻1．按圖14-1放置好各儀器然后接線。2．待測電阻Rx為幾十歐姆時，取Kr=0.01。而另一個待測電阻R'x為幾千歐姆時，取Kr=1。在兩種情形下，調(diào)節(jié)Rs，使電橋達到平衡，將這時的Kr和Rs值記入表14-1。3．由（14-1）式算出Rx，并分析不確定度。二、用交換法測電阻交換將上述R'x和Rs的位置，把電橋調(diào)到平衡，記下這時的R's值。將測量結(jié)果填入表14-2，由（14-2）式算出R'x并分析其不確定度。三、用便攜式電橋測電阻1．調(diào)整便攜式電橋檢流計機械凋零旋鈕，使檢流計指針指零。2．將被測電阻接到Rx接線柱上，適當(dāng)調(diào)節(jié)量程倍率Kr的值，躍接按鍵B和G，在電橋接通的情況下仔細調(diào)節(jié)Rs，使電橋達到平衡。未知電阻的阻值Rx=KrRs。3．按上述方法測量另一個電阻。再將和串聯(lián)和并聯(lián)，分別測出其等效電阻。將數(shù)據(jù)記入表14-3。[數(shù)據(jù)表格]表14-1用自組電橋測電阻環(huán)境溫度27°C待測電阻KrR1(Ω)R1(Ω)Rs(Ω)Rx(Ω)Δm(R1)(Ω)Δm(R2)(Ω)Δm(Rs)(Ω)ucr(Rx)uc(Rx)(Ω)Rx0.0110.01000.04660.346.60.042102%0.1R'x11000.01000.02725.427252262%6表14-2用自組電橋的交換法測電阻環(huán)境溫度27°C待測電阻KrRs(Ω)R's(Ω)Δm(Rs)(Ω)Δm(R's)(Ω)ucr(R'x)uc(R'x)(Ω)R'x12725.42714.36110.2%5表14-3用變攜式電橋測電阻環(huán)境溫度27°C待測電阻KrRs(Ω)Rx=KrRs(Ω)C%標(biāo)準(zhǔn)不確定度(Ω)相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度Rx0.01465846.60.2%0.10.3%R'x1272427240.2%80.3%Rx與R'x串聯(lián)1277227720.2%80.3%Rx與R'x并聯(lián)0.01458245.820.2%0.10.3%[數(shù)據(jù)處理]一、用自組電橋測電阻1．Rx的測量[Δm(R1)、Δm(R2)、Δm(Rs)的計算方法詳見實驗講義79頁]根據(jù)這個結(jié)果，應(yīng)取測量結(jié)果為將以上結(jié)果填如表14-1。2．R'x的測量根據(jù)這個結(jié)果，應(yīng)取測量結(jié)果為將以上結(jié)果填如表14-1。二、用交換法測電阻根據(jù)這個結(jié)果，應(yīng)取測量結(jié)果為將以上結(jié)果填如表14-2。三、用便攜式電橋測電阻1．Rx的測量根據(jù)這個結(jié)果，應(yīng)取測量結(jié)果為將以上結(jié)果填如表14-3。2．R'x的測量根據(jù)這個結(jié)果，應(yīng)取測量結(jié)果為將以上結(jié)果填如表14-3。3．Rx與R'x串聯(lián)時等效電阻Rsx的測量根據(jù)這個結(jié)果，應(yīng)取測量結(jié)果為