單雙臂電橋2013

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1、單、雙臂電橋測電阻實(shí)驗(yàn)名稱：單、雙臂電橋測電阻姓名學(xué)號班級評價桌號同組人指導(dǎo)教師實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)：第一實(shí)驗(yàn)樓403/401室實(shí)驗(yàn)日期20年月日時段一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?．掌握用惠斯登電橋及開爾文電橋精測電阻的原理和使用方法2．掌握線路連接和排除簡單故障的技能3．理解電橋靈敏度的概念并學(xué)會測量二、實(shí)驗(yàn)儀器：電阻箱（ZX21型，0.1級3只），滑線變阻器，待測電阻（1Ω以下、×102Ω、×103Ω電阻各一只），檢流計(jì)（AC5/1型），直流穩(wěn)壓電源，單刀開關(guān)，雙刀換向開關(guān)，箱式電橋（QJ60型，0.1級），箱式雙臂電橋

2、，導(dǎo)線若干。三、實(shí)驗(yàn)原理1．惠斯登電橋測電阻圖1惠斯登電橋原理圖(1)在圖1框中畫出惠斯登電橋的電路圖。電橋的四個臂是指：。在CD端加上直流電壓，AB間串接檢流計(jì)G，用來檢測其間有無電流（A、B兩點(diǎn)有無電位差）。“橋”指段線路，它的作用是。當(dāng)A、B兩點(diǎn)電位相等時，檢流計(jì)中無電流通過，稱電橋達(dá)到了平衡。這時，電橋四個臂上電阻的關(guān)系為：（1）上式稱為電橋平衡條件。若R0的阻值和R1、R2的阻值（或R1/R2的比值）已知，即可由上式求出Rx。調(diào)節(jié)電橋平衡方法有兩種：一種是保持R0不變，調(diào)節(jié)的比值；另一種是

3、保持R1/R2不變，調(diào)節(jié)電阻石家莊鐵道大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)中心第6頁共6頁單、雙臂電橋測電阻，本實(shí)驗(yàn)用后一種方法。（2)電橋靈敏度引入電橋靈敏度S概念的原因是S的物理意義是：。定義相對靈敏度S相為：。另外，電橋四臂的相對靈敏度相同，由相對靈敏度帶來的誤差也相同。在測電橋的相對靈敏度時，可以通過測來得到電橋的相對靈敏度。2．開爾文電橋的測量原理當(dāng)被測電阻較?。?Ω以下）時，測量電路中的連接導(dǎo)線電阻和各接線端鈕的接觸電阻（統(tǒng)稱附加電阻）的影響不能忽略。開爾文電橋設(shè)計(jì)克服了附加電阻對結(jié)果的影響，能夠測量1Ω~10

4、-5Ω的低值電阻。其原理圖見圖2。圖2開爾文電橋原理圖開爾文電橋在惠斯登電橋的基礎(chǔ)上，又引入R3、R4電阻，形成雙橋（故稱雙臂電橋或稱開爾文電橋），r1、r2、r3、r4、r代表各段線路的附加電阻(10-3～10-5Ω)，被測電阻Rxl和標(biāo)準(zhǔn)電阻RN之間的附加電阻都包含在電阻r的支路內(nèi)。調(diào)整R1、R2、R3、R4，使檢流計(jì)中無電流通過（電橋平衡），這時A、B兩點(diǎn)電位相等。由基爾霍夫定律有：（r1<

5、果的貢獻(xiàn)為零，從而有：石家莊鐵道大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)中心第6頁共6頁單、雙臂電橋測電阻圖3惠斯頓電橋接線圖四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1．用自組惠斯登電橋測兩未知電阻值及相應(yīng)的電橋靈敏度按圖3接線自搭惠斯登電橋。圖中R/是防止。R是滑線變阻器，由滑動端B將其分為R1和R2，作為電橋的兩個臂；K3是雙刀換向開關(guān)，其作用是在不需要拆線路的情況下。(1)工作條件：電源電壓取4伏；B點(diǎn)在中間附近；(2)測量電阻時采用交換法，即將K3打到一邊，調(diào)整，使電橋平衡后有：；B點(diǎn)不變，將Rx、R0互換位置（將K3打到另一邊）再調(diào)整R0為，使

6、電橋平衡后有：。利用交換法得到電阻阻值為：(3)測電橋的相對靈敏度S相。在電橋平衡時改變R0，使檢流計(jì)偏轉(zhuǎn)3~5格，計(jì)算出S相。2．用箱式電橋測兩未知電阻值及其串并聯(lián)的阻值根據(jù)待測電阻阻值的大小選擇適當(dāng)?shù)谋壤?，使比較臂的，可保證多的有效數(shù)字位數(shù)。為保護(hù)檢流計(jì)，開始調(diào)電橋時，先將檢流計(jì)在低靈敏度時調(diào)電橋平衡，之后邊逐漸邊調(diào)平衡，直至靈敏度最高時，電橋平衡。3．用開爾文電橋測金屬棒電阻率利用石家莊鐵道大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)中心第6頁共6頁單、雙臂電橋測電阻箱式雙臂電橋測量四端電阻的阻值，測量時注意四端電阻的接法

7、及選取合適的M值。（雙橋只有100/100、1000/1000兩檔選擇。當(dāng)M置于100/100檔，則M=100Ω；當(dāng)M置于1000/1000檔，則M=1000Ω，）因被測電阻值很小，流經(jīng)電路電流很大，測量時通電時間一定要短，避免被測材料發(fā)熱導(dǎo)致測量結(jié)果產(chǎn)生誤差。五、注意事項(xiàng)（1）擬好實(shí)驗(yàn)步驟，接好線路，經(jīng)檢查無誤后方可通電實(shí)驗(yàn)，注意電源電壓；（2）自組電橋?qū)嶒?yàn)，注意保護(hù)電阻的使用。在測量開始時，電橋通常遠(yuǎn)離平衡，必須通過大保護(hù)電阻保護(hù)檢流計(jì)，在調(diào)整到平衡點(diǎn)附近后，又必須逐漸減少保護(hù)電阻阻值直至為零，

8、以保證電橋足夠靈敏；（3）檢流計(jì)為靈敏易損儀器，請輕拿輕放，測量使用躍接法。六、數(shù)據(jù)記錄與處理1．用自組惠斯登電橋測電阻及其電橋靈敏度(1)數(shù)據(jù)記錄與計(jì)算R0R0/RxΔnΔR0Δn/ΔR0/S相S相/Rx1Rx2(2)誤差分析考慮到實(shí)驗(yàn)為一次性測量，測量結(jié)果的不確定度由B類測量不確定度評價。且其由兩部分組成：(a)電阻箱示值誤差造成的測量不確定度ux1；(b)由電橋靈敏度造成的測量不確定度ux2。處理如下：(a)電阻箱示值誤差造成的測量不確定度ux1，因，所以由不確