惠斯通电桥实验报告(20210204021336)

1、惠斯通电桥实验报告 云南农业大学 物理实验报告 实验名称：惠斯通电桥测量电阻 实验目的 了解惠斯通电桥的构造和测量原理。 (2) 掌握用惠斯通电桥测电阻的方法。 (3) 了解电桥灵敏度的概念及其对电桥测量 准确度的影响。 实验仪器 滑线式电桥，箱式电桥，检流计，电阻箱， 滑动电阻器，待测电阻，电源，开关，导线等。 三、实验原理： 1.惠斯通电桥的测量原理 如图1所示，由已知阻值的三个电阻 Ro、 Ri、R2和一个待测电阻Rx组成 一个四边形，每一条边称为电 桥的一个臂，在对角 A、B之 间接入电源E，对角C、D之e限流电阻 图1惠斯通电桥原理图 间接入检流计G。适当调节人0、R0（3） 式中，

2、Li的长度可以从电阻丝下面所附的米 尺上读出，Ro用一个十进制转盘式电阻箱作为标 准电阻使用。另外电源E串联了一个滑线变阻器 RE，对电路起保护、调节作用。为了消除电阻 丝不均匀带来的误差，可用交换 Ro与Rx的位置 重新测量的方法来解决。也就是在测定Rx之后， 保持Ri、R2不变（即D点的位置不变），将Ro 与Rx的位置对调，重新调节 R0为Ro，使电桥达 到平衡，则有 RxR2 RoL2Ro-Ll Ro R1L|L| 所以 Rx 辭学Ro Ro（5） 由式（5）可知，Rx与R1、R2 （或L1、L2） 无关，它仅取决于 Ro的准确度。可以证明当 K=R1/R2=1时，电桥的灵敏度最高，由于

3、灵敏 度限制而引起的误差最小，显然我们应在此最佳 条件下测量。为此测量时可先将 D点放在电阻 丝的中间，调节Ro的值，使电桥尽量接近平衡， 然后再微调D点的位置即可使电桥达到平衡。 4箱式惠斯通电桥 在面板的左上方是比率臂旋钮（量程变换 器），比率臂R1、R2由8个定位电阻串联而成， 旋转调节旋钮，可以使倍率 K从o.oo1改变到 1ooo共7个挡，在不同的倍率挡电阻的测量范 围和准确度不同，如表1所示。面板右边是作为 比较臂的标准电阻Ro，它由4个十进位电阻器 转盘组成，最大阻值为9999 Q;检流计安装在比 率臂下方，其上有调零旋钮；将待测电阻接在 Rx两接线柱之间；“B”是电源的按钮开关

4、，“G 是检流计的按钮开关；使用箱内电源和检流计时 应将“外接”短路；当电桥平衡时，待测电阻由 式(1)可得。 I表1不同倍率挡的测量范围与相对不确定度 倍率K 0.001 0.01 0.1 1 10 100 1000 范围/ Q 9.999 99.99 999.9 9999 99.99 XI03 106 相对不确定度 2% 0.5% 0.2% 0.2% 0.5% 0.5% 2% 5检流计 检流计是一种可监测微小电流的仪器， 在物 理实验中常用作指零仪表。本实验所用AC5/4 型直流指针式检流计，使用时需水平放置。其上 装有零位调节器，当指针不指零时可以调回零 位。检流计上标有“ +”、“-两

5、个接线柱，另外 还有“电计”及“短路”按钮。在使用过程中如 需将检流计与外电路短时间接通，只要将“电计” 按钮按下即可若在使用过程中检流计指针不停 地摆动，将“短路”按钮按下，指针便立刻停止 摆动。 四、实验步骤 i. 用滑线式惠斯通电桥测电阻 (1) 了解滑线式惠斯通电桥的构造及用法。 (2) 按图2接好线路，选取电阻箱的阻值 R0， 使其接近待测电阻Rx的估计值。 (3) 选取合适的D点，调整R0的阻值，使电 桥处于平衡位置，记录 R0和L1的值。 (4) 保持D的位置不变，将待测电阻 Rx和 电阻箱R0的位置互换，重复上述步骤， 记录ro的值，计算待测电阻Rx的阻值。 (5) 测量电桥的

6、灵敏度，在电桥平衡后将R0 改变朋，记录检流计指针偏离平衡位置 的格数心，计算电桥的灵敏度S。 (6) 换一个待测电阻，重复上述步骤。 (7) 计算待测电阻的绝对不确定度并表示出 测量结果。 2. 用箱式惠斯通电桥测电阻 (1) 根据待测电阻Rx的估计值，确定倍率K， 使R0阻值与倍率K的乘积接近Rx的估计值。 (2) 按下“ B ”、“ G ”按键，观察检流计指针偏 转程度，并逐个调节比较臂的千、百、十、个位 读数旋钮，直到检流计准确指零为止。 (3) 记录R0 (比较臂四个转盘电阻之和)与倍 率K的值，求出待测电阻Rx值，并由表1给出 测量不确定度。 (4) 换一个待测电阻，仿照上述步骤再

7、次测量。 五、原始数据记录 1、滑线式电桥: L1 R0 R0 AR An 电阻1 50.0cm 4284.9Q 4370.2 Q 0.3 Q 2.0格 电阻2 50.0cm 43.8Q 43.3Q 0.2 Q 3.8格 2、箱式电桥: 倍率K R0 电阻1 0.1 2999Q 电阻2 0.01 3495Q 六、实验数据处理: 1滑线式惠斯通电桥 (1)电阻1： Rx. R0R0 .4284.9 4370.24327.34 S 一n2.0 格 29134.70 格 R R 0.3 4370.2 电阻箱的相对不确定度 UCRe R0 a% bM.R 0.1% 0.002 6/4370.20.10

8、03% 待测电阻的相对不确定度 L 牛 j 詈 2 亭 lb0103 2O6% 待测电阻的不确定度 UcRx U crel Rx0.46% 4327.3419.91 待测电阻的阻值为 Rx (4327.34 W) (P 1) Ucrel 0.46% (2)电阻2: Rx. R0R043.8 43.343.5 S n 38 格 823格 R/R 0243.3 电阻箱的相对不确定度 a% bM.R 0.1% 0.002 6/43.3 0.00128 Rd U 土 crel 待测电阻的相对不确定度 2 2 usn.0-00128 2 823 0.13% 待测电阻的不确定度 Uc&U crel Rx0.13% 43.50.1 待测电阻的阻值 Rx (43.5 0.1) Ucrel 0.13% 2.箱式电桥 (1)电阻1： 待测电阻的阻值Rx KR0 0.1 2999 299.9 由表1可知，当K=0.1时，电桥的相对不 确定度为0.2% 待测电阻的不确定度为 待测电阻的阻值 (P 1) Rx(299.9 0.6) Ucrel 0.2% (2)电阻2： 待测电阻的阻值& KR0 0.01 349534.95 由表1可知，当K=0.01时，电桥的相对不 确定度为0.5% 待测电阻的不确定度 UcRxU crel Rx 0.5% 34.950.17 待测电阻的阻值 (P 1) &(34.95