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1、電橋法研究非線性電阻特性【實驗目的】1．理解并掌握用電橋法測定電阻的原理和方法。2．掌握自搭電橋測定電阻的原理和方法。3.學習非線性電阻元件伏安特性，并繪制其特性曲線。【實驗器材】1.直流穩(wěn)壓電源；2.電阻箱；3.導線；4.檢流計；5.單刀開頭；6.小燈泡；7.滑線變阻器；8.電阻圖1電橋測電阻電路圖一【實驗原理與說明】1．電橋工作原理：單臂電橋（又稱惠斯登電橋）的基本電路如圖1所示。它由4個橋臂和“橋”——平衡指示器（一般為檢流計）以及工作電源E和開關等組成。適當選擇R、R的值，調節(jié)標準電阻R，使B、D兩點的電位12S相等，使檢流計指零，此時稱電橋達到平衡。電橋平衡時有：I?R=I
2、?R，I?R=I?R，I=I，I=I1122XXSS1X2S從而可得RR1X=(1)RR2S即R1R=?R=C?R（C=R/R）(2)XSS12R2上式稱電橋平衡條件。所以用直流電橋測量電阻R，其實質就是在電橋平衡條X件下，把待測電阻R按已知比率關系R/R直接與標準電阻進行比較，故電橋X12法可稱“平衡比較法”。在實際測量中常使用交換測量法（互易法）。用交換R和R的測量法可消XS除因R、R引入的誤差。為了消除上述原因造成的誤差，可在保持R/R比值1212不變的條件下，將R和R交換位置，調節(jié)R為R′，使電橋重新平衡，則SXSSR=R?R′，上式表明使用交換法可消除由R、R引入R的誤差。
3、XSS12X單臂電橋法測量電阻雖然比伏安法測量電阻準確，但如果測量的電阻在1Ω以下，則導線電阻與接觸電阻的影響就不可忽略。對于阻值較小的電阻，可采用雙臂電橋法（開爾文電橋）。雙臂電橋法主要采用了四端鈕接法來減小導線電阻與接觸電阻的影響。由于本實驗所用燈絲電阻阻值最小為幾十歐姆，導線電阻與接觸電阻可以忽略，因此實驗采用單臂電橋法測來測量燈絲電阻。2.非線性電阻元件伏安特性：二端電阻元件的伏安特性是指元件的端電壓與通過該元件電流之間的函數關系。通過一定的測量電路，用電壓表、電流表可測定電阻元件的伏安特性，由測得的伏安特性可了解該元件的性質。通過測量得到元件伏安特性的方法稱為伏安測量法（簡
4、稱伏安法）。把電阻元件上的電壓取為縱（或橫）坐標，電流取為橫（或縱）坐標，根據測量所得數據，畫出電壓和電流的關系曲線，稱為該電阻元件的伏安特性曲線。圖2線性電阻和非線性電阻的伏安特性曲線（1）線性電阻元件：線性電阻元件的伏安特性滿足歐姆定律。在關聯參考方向下，可表示為：U=I?R，其中R為常量，稱為電阻的阻值，它不隨其電壓或電流改變而改變，其伏安特性曲線是一條過坐標原點的直線，具有雙向性。如圖2(a)所示。（2）非線性電阻元件：非線性電阻元件不遵循歐姆定律，它的阻值R隨著其電壓或電流的改變而改變，即它不是一個常量，其伏安特性是一條過坐標原點的曲線，如圖2(b)所示。3.用電橋測量白熾
5、燈電阻燈絲由鎢制成，而鎢的電阻隨溫度升高而增大。實驗表明，溫度每升高1℃，電阻約增加0.55％，鎢絲在白熾狀態(tài)時比常溫高1800～2000℃，所以電阻大約增到原來的10倍。加在白熾燈的電壓不同時，其亮度不同及燈絲的溫度不同，燈絲的阻值也隨之發(fā)生非線性變化。改變電源電壓，電橋中白熾燈的電壓也會改變，其電阻隨電壓發(fā)生非線性變化。電阻的阻值可由公式（3）得出。常電橋平衡時，圖（1）中B、D點等勢，R1電壓U1與R2電壓U2相等，RS電壓US與白熾燈電壓Ux相等，則白熾燈電壓為EU=U=R(3)xSSR+R2S公式中E為電源電壓?！緦嶒灢襟E】1.按圖3連線，這是圖1的變形，其作用是相同的。圖
6、中RP為滑變阻器，RS為電阻箱，Rx為白熾燈電阻，R1與R2為定值電阻，阻值由實驗室給出。電阻Rt為保護電阻，用來降低檢流計的靈敏度，保護檢流計。開關K閉合后，可將Rt短路，提高檢流計靈敏度。2．斷開開關K，打開電源，調節(jié)滑線變阻器，使電壓表電壓為1V。3.調節(jié)RS使檢流計指針為0。4.將開關K閉合，提高檢流計靈敏度，調節(jié)RS使檢流計指針為0。此時RS阻值即為電橋平衡時阻值，將結果記錄到表格1中。5.增加電壓，重復步驟3、4，分別測出電壓從2V到14V時，電橋平衡的阻值RS，將結果記錄到表格中。R1RxGRpERtKVR2Rs圖3電橋測電阻電路圖二6．操作要點：（1）電路接通前應使滑
7、線變阻器的滑動端處于電壓為最小值處。（1）調節(jié)電壓前要將K斷開，避免電流過大，損傷電流表。（2）調節(jié)RS過程中，應先調節(jié)較小檔位旋鈕。如小檔位旋鈕不能使電橋平衡，需調節(jié)較大檔位旋鈕時，應將檢流計斷開，避免由于電阻阻值改變較大，使電流過大，損傷電流表。（3）檢流計使用完畢，應使檢流計處于鎖定狀態(tài)。表1電橋測量白熾燈阻值U（V）1.02.03.04.05.06.07.08.09.010.011.012.013.014.0RS(Ω)Rx(Ω)Ux(V)Ix(mA
