惠斯登電橋測電阻實驗的不確定度分析

惠斯登電橋測電阻實驗的不確定度分析一、實驗目的1、了解惠斯通電橋的基本原理；2、學會用惠斯通電橋測量電阻；3、掌握分析測量的誤差及誤差分析的基本過程。二、

實驗儀器QJ23箱式惠斯通電橋三、實驗原理如圖，為惠斯通電橋原理電路圖，即由電阻和檢流計G組成的橋式電路，當檢流計G的兩端C,D兩點的電勢相等時，電橋處于平衡狀態(tài)，此時檢流計G中沒有電流通過，檢流計G的指針不會偏轉。若A點電勢高于B點，則電流由A點分別經C,D過兩點匯于B點。電橋平衡時，C,D兩點的電勢相等，通過檢流計G電流的電流為零。設通過ACB支路的電流為I1，通過ADB支路的電流為I2,，則由歐姆定律可知：此兩式兩邊相除，可得四個電阻的關系，即：

此式稱為電橋平衡條件因此當電橋平衡時，知道四個電阻中的任意三個電阻，就可計算出另外一個電阻的阻值。稱為比例臂，稱為比較臂。調電橋平衡時，一般是根據(jù)待測電阻的大小選好比例臂，再調比較臂，按上式可得四、實驗步驟1、QJ23箱式惠斯通電橋的使用方法：1）接通220V市電，并開啟電源開關，指示燈亮。并將“G”選擇開關打向“內接”；2）將被測電阻接至“RX”接線柱，估計被測電阻的數(shù)值，根據(jù)表1選擇好量程倍率及電源電壓，并將“倍率Kr”（即）開關及“電源選擇”開關打在合適的檔位，調節(jié)“調零”旋鈕使檢流計表頭指針指零。表13）按下“B”按鈕，然后輕按“G”按鈕，調節(jié)測量盤，使電橋平衡（檢流計指零）。若電橋無法平衡，檢流計指針仍向“＋”方向偏轉，說明RX值大于該量程的上限值，應將量程倍率加大一檔，再次調節(jié)四個測量盤，使電橋平衡。反之，當?shù)贗測量盤（X1000）打至“0”位，檢流計指針仍偏向“－”方向，應將量程倍率減小一檔，再調節(jié)測量盤使電橋平衡。所測電阻：

RX

=量程倍率×測量盤示值之和（即）

在電橋使用中，必須用上第1測量盤（X1000），即第1測量盤不能置于“0”以保證測量精度。2、用惠斯通電橋測電阻所測數(shù)據(jù)填入下表表2

電阻測量結果表達式：其中，式中K為量程倍率所對應的等級，由表3查出五、注意事項1、在實驗中要注意，檢流計的平衡調節(jié)。因檢流計的靈敏度是有限的，從而給測量帶來誤差。電橋平衡時，若將檢流計與電源易位，電橋仍然是平衡的，但易位前后電橋的靈敏度是不同的。

2、必須經教師檢查后，方可接通電源。六、思考題

1、惠斯通電橋有哪幾部分組成？2、應怎樣選擇比例臂旋鈕的倍率？若選擇不當對結果有何影響？

用惠斯通電橋測量中值電阻【實驗原理】1.電橋基本組成橋臂：R1、R2、Rs、Rx2.電橋平衡調節(jié)橋臂四個電阻為適當值時，平衡指示器

(表頭)沒有電流通過，這時稱為電橋平衡電橋平衡時，BD間沒有電流，設通過R1、Rx電流i1電橋平衡時，BD間沒有電流，設通過R2、Rs電流i23.電橋靈敏度電橋平衡時，改變Rs電阻使平衡指示器(表頭)偏轉，記錄變化電阻ΔRs和偏轉格數(shù)Δd【實驗操作】1.自組電橋測量中值電阻①

按照圖示連接好電路(開關斷開，表頭接G1)②

調整R1=R2=100Ω，

RE電阻調至最大(RE作用？)③

Rx值100Ω左右，因此調Rs為100Ω④

閉合開關，調Rs使平衡指示器(表頭)指零(此時電橋靈敏度較低？)⑤

逐漸減小RE阻值直至為零同時調節(jié)Rs使電橋保持平衡⑥

平衡指示器(表頭)G1換到G0，繼續(xù)調節(jié)Rs使電橋平衡記錄此時Rs(此時電橋靈敏度最高？)⑦

交換R1、R2位置，重復以上，再次調節(jié)電橋平衡記錄此時Rs⑧

電橋平衡狀態(tài)下，改變Rs電阻使表頭偏轉記錄變化電阻ΔRs和偏轉格數(shù)Δd2.箱式電橋測量中值電阻調節(jié)步驟【實驗數(shù)據(jù)】?原始數(shù)據(jù)自組電橋測量中值電阻數(shù)據(jù)記錄表自組電橋測量靈敏度數(shù)據(jù)記錄表?自組電橋測量結果不確定度評價⑴電阻箱不確定度計算⑵電阻測量值計算⑶電阻測量不確定度計算?箱式電橋測量結果不確定度評價箱式電橋測量中值電阻數(shù)據(jù)記錄表附：數(shù)據(jù)處理的具體要求規(guī)范數(shù)據(jù)處理要體現(xiàn)過程?有關系式v=λ×f

=0.00950×37179=352.20m/s?有代值計算過程v=λ×f=0.00950×37179=352.20m/s?有結果單位v=λ×f=0.00950×37179=352.20m/s數(shù)據(jù)結果表示若v=3