惠斯通电桥ghppt课件

1、用惠斯通电桥测电阻用惠斯通电桥测电阻西安石油大学物理实验中心西安石油大学物理实验中心实验目的与要求实验目的与要求实验原理实验原理实验仪器实验仪器主要内容主要内容实验内容与步骤实验内容与步骤 掌握用电桥丈量电阻的原理及调理电桥平衡的方法掌握用电桥丈量电阻的原理及调理电桥平衡的方法 学会自搭电桥学会自搭电桥, ,并学惯用交换法减小和修正系统误差并学惯用交换法减小和修正系统误差 学会运用箱式惠斯通电桥丈量中值电阻学会运用箱式惠斯通电桥丈量中值电阻, ,了解它在丈量了解它在丈量 中值电阻时的误差中值电阻时的误差 实验技巧实验技巧本卷须知本卷须知实验目的与要求实验目的与要求实验仪器实验仪器实验原理实验原

2、理主要内容主要内容实验内容与步骤实验内容与步骤实验技巧实验技巧本卷须知本卷须知1.惠斯通电桥的构造惠斯通电桥的构造实验原理实验原理 BCAR1Rx RP R2 E K图图1 惠斯通电桥构造图惠斯通电桥构造图RsDI1I2G桥桥 臂：臂： 四个电阻四个电阻 R1、R2、Rx 和和 Rs桥平衡指示器：桥平衡指示器： 检流计检流计G任务电源：任务电源：E实验原理实验原理 BCAR1Rx RP R2 E K图图2 惠斯通电桥测电阻原理图惠斯通电桥测电阻原理图RsDI1I2G2.惠斯通电桥丈量电阻的物理思想惠斯通电桥丈量电阻的物理思想普通情况：普通情况： 当闭合当闭合K K时，时，G G中有电流中有电流

3、电桥平衡时：当闭合电桥平衡时：当闭合K K时，时，G G中无电流中无电流在平衡情况下在平衡情况下,由于检流计中无电流由于检流计中无电流经过，经过，B、D两点的电势相等两点的电势相等ssxCRRRRR21 C为R1与R2的比值,称为比率；Rs称为比较电阻 待测电阻：待测电阻： 1实验原理实验原理3.电桥的灵敏度电桥的灵敏度电桥的绝对灵敏度电桥的绝对灵敏度gxxssgssIdddSRRRRIRRxdSR电桥的相对灵敏度电桥的相对灵敏度式中，Rx 为平衡时测定的待测电阻的阻值，Rx 为待测电阻的微小改动量， d为待测电阻变化 Rx 后引起检流计指针的偏离格数。ssxxRRdRRdS实验原理实验原理B

4、、D间不平衡电流间不平衡电流Ig的计算戴维南定理的计算戴维南定理GIg关键：关键：Eeq : 有源两端网络的开路电压有源两端网络的开路电压Req :有源两端网络中一切电源均有源两端网络中一切电源均除去除去后所得到的无源网络两端的等效后所得到的无源网络两端的等效电阻电阻11221212()()()eqBDSxxSEUI RI RE R RR RRRRR实验原理实验原理B、D间不平衡电流间不平衡电流Ig的计算戴维南定理的计算戴维南定理Ig图4 等效电阻求解表示图图5 戴维南等效电路图1212()()()eqSxggeqgxSEE R RR RIRRRRRRR式中， = R1 R2 RS+R2 RS

5、 Rx+ RsRx R1+Rx R1R2Rg212gssgssIddSS SR RIR R电桥的相对灵敏度电桥的相对灵敏度 让让Ig对对RS求偏导数，再思索到在平衡点附近求偏导数，再思索到在平衡点附近R1RS-R2Rx0，可略去偏导数式子中分子的第二项，化简得：可略去偏导数式子中分子的第二项，化简得：1112()()SgxSS R R ESRRRRR 因此，选用低内阻、高电流灵敏度的检流计，适当添加电桥的任因此，选用低内阻、高电流灵敏度的检流计，适当添加电桥的任务电压，均有利于提高电桥的灵敏度。务电压，均有利于提高电桥的灵敏度。实验原理实验原理3实验原理实验原理4.实验误差实验误差交换法交换法

6、( (互易法互易法) )减小和修正自搭电桥系统误差减小和修正自搭电桥系统误差sxsRR RssxCRRRRR21 将平衡电桥中的将平衡电桥中的R1R1、R2R2互换互换, ,调理调理RsRs使使G G无电流无电流, ,此时的此时的RsRs记为记为RsRs，那么有，那么有ssxCRRRRR21这样就消除了这样就消除了R1R1、R2 R2 呵斥的误差，这种方法称为交换法呵斥的误差，这种方法称为交换法 4交换法丈量出交换法丈量出RxRx的丈量误差为的丈量误差为实验原理实验原理12xsssxsssRRRRRRRRRsRs在实验时运用十进位转盘直流电阻箱，其仪器的最大允许相对误差为在实验时运用十进位转盘

7、直流电阻箱，其仪器的最大允许相对误差为%sssRRabRR 对于对于0.10.1级十进位电阻箱，级十进位电阻箱， a=0.1 a=0.1，b=0.2b=0.2，R=0.1R=0.156实验原理实验原理箱式电桥的误差箱式电桥的误差在一定的参考条件下，箱式电桥的根本误差极限可用下式表示：在一定的参考条件下，箱式电桥的根本误差极限可用下式表示：lim()10010NCRaECR 0.2sRCd 22limSRsE电桥的灵敏阈：我们将检流计灵敏阈电桥的灵敏阈：我们将检流计灵敏阈0.20.2分格分格( (所对应的被测电阻所对应的被测电阻的变化量叫作电桥的灵敏阈。的变化量叫作电桥的灵敏阈。思索到电桥灵敏阈

8、的影响，那么丈量结果的不确定度为：思索到电桥灵敏阈的影响，那么丈量结果的不确定度为：789实验仪器实验仪器待测电阻，滑线电阻，电阻箱，检流计，学生电待测电阻，滑线电阻，电阻箱，检流计，学生电源，源，QJ24QJ24型直流单臂电桥型直流单臂电桥实验仪器实验仪器运用时应留意：运用时应留意：1.1.在运用前，留意机在运用前，留意机械调零械调零2.2.检流计在运用时，检流计在运用时，要先粗后细要先粗后细先接先接G1G1，再接，再接G0G0实验仪器实验仪器外接检流计外接检流计调零调零电源开关电源开关12R R的值电阻电阻R R比较电阻比较电阻RSRS检流计检流计按钮开关按钮开关检流计维护及粗检流计维护及

9、粗细调按钮开关细调按钮开关接待测电阻接待测电阻1. 1. 自组惠斯通电桥测中值电阻自组惠斯通电桥测中值电阻2. 2. 用箱式电桥测电阻用箱式电桥测电阻实验内容与步骤实验内容与步骤 BCAR1Rx RP R2 E K图图2 惠斯通电桥测电阻原理图惠斯通电桥测电阻原理图RsDI1I2G运用时应留意：运用时应留意：R1:R2=100.0:100.0R1:R2=100.0:100.0；开场不平衡时，开场不平衡时，RP RP 要置要置于电阻最大处；于电阻最大处；3.3.检流计要先接检流计要先接G1G1，再，再接接G0G0。 根据待测电阻大小，选择恰当的比率根据待测电阻大小，选择恰当的比率C C； 预置比

10、较电阻预置比较电阻RsRs的各档数值到前面已测得值；的各档数值到前面已测得值； 按照先粗后细的方法，逐渐逼近，调理检流计指零；按照先粗后细的方法，逐渐逼近，调理检流计指零； 记录比较电阻的数值，乘以比率记录比较电阻的数值，乘以比率C C，得出待测电阻值；，得出待测电阻值； 丈量电桥的灵敏度丈量电桥的灵敏度3. 3. 数据记录与处置数据记录与处置实验内容与步骤实验内容与步骤表1 自组电桥测中值电阻 表2 箱式电桥测中值电阻实验技巧实验技巧 “由高一位定低一位的电测方法由高一位定低一位的电测方法( (灵敏度低灵敏度低 在电桥平衡态附近，调整比较臂在电桥平衡态附近，调整比较臂RsRs使最小步进旋钮使

11、最小步进旋钮有一个或几个单位的改动时，检流计有一个或几个单位的改动时，检流计G G应有可觉察的偏转，应有可觉察的偏转，假设偏转不明显，表示灵敏度不够，先将最后一位读数盘假设偏转不明显，表示灵敏度不够，先将最后一位读数盘预置在某一不能确定的读数上，然后，在不同置数情况下预置在某一不能确定的读数上，然后，在不同置数情况下调整高一位读数盘，使其添加或减少一个读数，察看检流调整高一位读数盘，使其添加或减少一个读数，察看检流计的偏转，直至检流计偏转左右对称为止。此时，最低位计的偏转，直至检流计偏转左右对称为止。此时，最低位读数盘的示值为正确值。读数盘的示值为正确值。 利用利用“插值法求得平衡条件时最后一

12、位读数灵敏度高插值法求得平衡条件时最后一位读数灵敏度高 当电桥灵敏度较高时，有能够反复调理比较臂，电当电桥灵敏度较高时，有能够反复调理比较臂，电桥仍到达不平衡桥仍到达不平衡( (即找不到检流计零偏转对应的读数。即找不到检流计零偏转对应的读数。此时，可根据实验中两置数对应的指针左右偏转的幅度，此时，可根据实验中两置数对应的指针左右偏转的幅度，利用线性插值法来估算平衡时比较臂利用线性插值法来估算平衡时比较臂RsRs的最后一位读数。的最后一位读数。本卷须知本卷须知自组电桥测电阻在合上电键前，必需检查自组电桥测电阻在合上电键前，必需检查Rp Rp 、检流计能否在平安、检流计能否在平安位置；位置； 自组桥测电阻时，应在自组桥测电阻时，