单双臂电桥201015698

1、实验名称： 单、双臂电桥测电阻姓 名 学 号 班 级 评 分桌 号 实验地点：第一实验楼401/403室实验日期 2 0 年 月 日 时 段 一、实验目的：1掌握用惠斯登电桥及开尔文电桥精测电阻的原理和使用方法 2掌握线路连接和排除简单故障的技能 3理解电桥灵敏度的概念并学会测量三、实验仪器：电阻箱（ZX21型，0.1级3只），滑线变阻器，待测电阻（1以下、×102、×103电阻各一只），检流计（AC5/1型），直流稳压电源，单刀开关，双刀换向开关，箱式电桥（QJ60型，0.1级），箱式双臂电桥，导线若干。三、实验原理1惠斯登电桥测电阻图1 惠斯登电桥原理图 (1)在图1框

2、中画出惠斯登电桥的电路图。电桥的四个臂是指： 。在CD端加上直流电压，AB间串接检流计G，用来检测其间有无电流（A、B两点有无电位差）。“桥”指 段线路，它的作用是 。当A、B两点电位相等时，检流计中无电流通过，称电桥达到了平衡。这时，电桥四个臂上电阻的关系为： （1）上式称为电桥平衡条件。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。调节电桥平衡方法有两种：一种是保持R0不变，调节 的比值；另一种是保持R1/ R2不变，调节电阻 ，本实验用后一种方法。（2) 电桥灵敏度引入电桥灵敏度S概念的原因是 S的物理意义是： 。定义相对灵敏度S相为： 。另外，电桥四臂

3、的相对灵敏度相同，由相对灵敏度带来的误差也相同。在测电桥的相对灵敏度时，可以通过测 来得到电桥的相对灵敏度。2开尔文电桥的测量原理当被测电阻较小（1以下）时，测量电路中用连接导线电阻和各接线端钮的接触电阻（附加电阻）的影响不能忽略。开尔文电桥的设计克服了附加电阻对结果的影响，能够测量110-5的低值电阻。其原理见图2。图 2 开尔文电桥原理图开尔文电桥在惠斯登电桥的基础上，又引入R3、R4电阻，形成双桥（故称双臂电桥或称开尔文电桥），r1、r2、r3、r4、r代表各段线路的附加电阻(10-310-5)，被测电阻Rxl和标准电阻RN之间的附加电阻都包含在电阻r的支路内。调整R1、R2、R3、R4

4、，使检流计中无电流通过（电桥平衡），这时A、B两点电位相等。由基尔霍夫定律有：（r1<<R1, r2<<R2 ,r3<<R3, r4<<R4,I1<<I, I2<<I）当满足时，r对测量结果的贡献为零，从而有： 图 3 惠斯顿电桥接线图四、实验内容 1用自组惠斯登电桥测两未知电阻值及相应的电桥灵敏度按图3接线自搭惠斯登电桥。图中R/是 防止 。R是滑线变阻器，由滑动端B将其分为R1和 R2，作为电桥的两个臂；K3是双刀换向开关，其作用是在不需要拆线路的情况下 。 (1) 工作条件：电源电压取4伏；B点在中间附近； (2)

5、测量电阻时采用交换法，即将K3打到一边，调整 ，使电桥平衡后有： ； B点不变，将Rx 、R0互换位置（将K3打到另一边）再调整R0为，使电桥平衡后有： 。利用交换法得到电阻阻值为： (3) 测电桥的相对灵敏度S相。在电桥平衡时改变R0，使检流计偏转35格，计算出S相。 2用箱式电桥测两未知电阻值及其串并联的阻值根据待测电阻阻值的大小选择适当的比例臂，使比较臂的 ，可保证多的有效数字位数。为保护检流计，开始调电桥时，先将检流计在低灵敏度时调电桥平衡，之后边逐渐 边调平衡，直至灵敏度最高时，电桥平衡。3用开尔文电桥测金属棒电阻率利用箱式双臂电桥测量四端电阻的阻值，测量时注意四端电阻的接法及选取合

6、适的M值。（双桥只有100/100、1000/1000两档选择。当M置于100/100档，则M=100；当M置于1000/1000档，则M=1000，）因被测电阻值很小，流经电路电流很大，测量时通电时间一定要短，避免被测材料发热导致测量结果产生误差。五、注意事项（1）拟好实验步骤，接好线路，经检查无误后方可通电实验，注意电源电压；（2）自组电桥实验，注意保护电阻的使用。在测量开始时，电桥通常远离平衡，必须通过大保护电阻保护检流计，在调整到平衡点附近后，又必须逐渐减少保护电阻阻值直至为零，以保证电桥足够灵敏；（3）检流计为灵敏易损仪器，请轻拿轻放，测量使用跃接法。六、数据记录与处理1用自组惠斯登

7、电桥测电阻及其电桥灵敏度(1) 数据记录与计算 R0R0/RxnR0n/R0/S相S相/Rx1Rx2(2) 误差分析实验为一次性测量，测量结果的不确定度由B类测量不确定度评价，处理如下：(a) 电阻箱示值误差造成的测量不确定度ux1，因，所以由不确定度传递公式得到 其中 n为电桥平衡时电阻箱有效步进盘的个数。(b) 由电桥灵敏度造成的测量不确定度ux2 （11）(c) 总测量不确定度ux 为 （12）测量结果表达： 同理： 2箱式惠斯登电桥测两电阻及其串并联电阻数据记录与计算 单位：欧姆被测电阻比例臂比较臂测量值nR0S相Rx1Rx2串联并联 3用开尔文电桥测金属棒电阻率()数据记录与计算 （金属棒长度取400mm，标称直径4mm） SMR0()nR()S相Rx()(m)七、预习题（1） 为什么精测电阻用电桥而不用伏安法或欧姆表？答：（2） 在自组电桥调平衡的过程中，保护电阻和标准电阻如何配合使用？答：（3） 从电桥原理讲，只需测量一次即可得到待测电阻阻值，用惠斯登电桥为什么要采用交换法？答：（4） 如果在自组电桥通电后，无论如何调节R0，检流计指针始终a、向一边偏；b、始终不偏转。试分析电路故障原因。答：八、课后作业1请先分析惠斯登电桥灵敏度与哪些因素有关，再回答下列因素是否使惠