惠斯登电桥测电阻.ppt课件

1、惠斯登电桥测电阻惠斯登电桥测电阻 摘要摘要 直流电桥是一种用来丈量电阻与电阻数值之间有一定函数关直流电桥是一种用来丈量电阻与电阻数值之间有一定函数关系的量的竞赛仪器，它是根据被丈量和知量在桥式线路上进系的量的竞赛仪器，它是根据被丈量和知量在桥式线路上进展比较而获得丈量结果的为了顺应不同的目的，设计电桥种展比较而获得丈量结果的为了顺应不同的目的，设计电桥种类有多种。不同的电桥还可以丈量电容、电感等电学量，经类有多种。不同的电桥还可以丈量电容、电感等电学量，经过传感器，利用电桥电路还可以丈量一些非电学量，如压力、过传感器，利用电桥电路还可以丈量一些非电学量，如压力、温度、湿度等。本次实验的惠斯登直

2、流电桥，是用来准确丈温度、湿度等。本次实验的惠斯登直流电桥，是用来准确丈量几十至几百千欧的中值电阻。量几十至几百千欧的中值电阻。 实验目的、要求实验目的、要求 1 1、掌握惠斯登电桥测电阻的原理、掌握惠斯登电桥测电阻的原理; ;2 2、了解电桥灵敏度的意义和交换法消除系统误差的方法；、了解电桥灵敏度的意义和交换法消除系统误差的方法；3 3、学会正确运用箱式电桥测电阻的方法。、学会正确运用箱式电桥测电阻的方法。 实验原理实验原理 “电桥是非常重要的电磁学根本丈量仪器之一。可用来丈量电桥是非常重要的电磁学根本丈量仪器之一。可用来丈量电阻的阻值、电容器的电容及其损耗、线圈的电感量等。它电阻的阻值、电

3、容器的电容及其损耗、线圈的电感量等。它的丈量原理是基于电位比较的方法。的丈量原理是基于电位比较的方法。惠斯登电桥原理如图1所示。电阻R1、R2、RX、RS组成电桥的四个臂，检流计的作用是比较B、D两点的电位，当B、D两点电位相等时，检流计中无电流经过，这种形状称为电桥平衡。 电桥平衡时有： Ig=0且 Ix=Is, I1=I2 IxRx=I1R1, IsRs=I2R2 图1 惠斯登电桥原理图 图2 滑线式电桥测电阻实验衔接图于是有 即 Rx= Rs 1 实验时，只需读出Rs及比率R1/R2就可以求得待测电阻Rx的大小。惠斯登电桥的实践安装有滑线式电桥和箱式电桥两种。1、滑线式电桥如图二所示，图

4、1中的R1和R2被一根电阻丝AB所替代，Rs用电阻箱。在电阻丝上安有可以滑动的电键D，D点两边的AD和BD就分别是R1和R2，滑动D就可以改动R1和R2的比值。 由于R=l/S,对同一资料的均匀电阻丝来说，电阻率和横截面积S是恒量，故有上式代入1式得 2 可见，量出电桥平衡的长度l1和l2；读出Rs的大小，就测出Rx。 由于电阻丝的截面积及其他情况并不各处一样，直接运用2式求得Rx会带来一些误差，为消除这种误差，采用交换法，即在第一次丈量完后，将等电阻Rx与规范电阻21RRRsRx12RR2121llRRRsllRx21Rs的位置互换而作第二次丈量，取交换后所测得的Rx1和Rx2之平均值作为最

5、后的测得值。2、箱式电桥图3 箱式电桥原理电路箱式电桥是将可调理的电阻R1、R2和Rs，以及检流计、电源和开关等组成电桥的元件安装在一个箱子内，它便于携带、运用方便。它的构造原理如图3所示。其中R1和R2作为比例臂，改动C点的位置就可以改动R1/R2的比值。而比较臂R0由四只可以调的变阻器串联而成，其总阻值可达9999欧。令C=R1/R2为比率，那么有 Rx=CR0 由于C是两个规范电阻的比值，可以以为它是足够准确的，于是Rx的有效数字取决于R0阻值的位数，因R0为一个09999的电阻箱，那么要将Rx测准，就要适中选择C，使R0坚持四位有效数字。例如，假设Rx=5.024，假设选C=1即R1=

6、R2那么由于电阻箱所限，R0只能调到5桥路最接近平衡，调不出5.023来，所以Rx仅有一位有效数字。假设选C=0.001，电桥平衡时，测得R0=5023，Rx=0.0015023=5.023,可以得到四位有效数字，由此可见，对应于大小不同的等测电阻，比率C的选择应有所不同。3、电桥灵敏度实验中，电桥能否到达平衡是经过察看检流计指针有无偏转来判别的，由于指针的偏转小于0.1格时，眼睛不能觉察出来。因此，检流计本身的灵敏度直接影响了电桥的灵敏度。 电桥的灵敏度是这样定义的：当电桥到达平衡时，使其中一个臂的电阻值R改动一个微小的量R，电桥偏离平衡，使检流计指针偏转n格，那么电桥的灵敏度S为： 显然，

7、当电阻相对变化一样时，n越大，电桥灵敏度越大，对电桥平衡的判别越容易，即丈量的结果越准确，因此，提高电桥灵敏度是提高电桥丈量准确度的一个重要方面。实际和实验都可以证明，适当提高任务电压，选用灵敏度高内阻较低的检流计，也有利于电桥灵敏度的提高。RRnS 实验知识要点实验知识要点 1 1、惠斯登电桥测电阻的公式：、惠斯登电桥测电阻的公式： Rx=Rs Rx=Rs2 2、电阻丝的电阻计算公式：、电阻丝的电阻计算公式：R=R= 3 3、对同一资料的均匀电阻丝来说，电阻率、对同一资料的均匀电阻丝来说，电阻率和横截面积和横截面积S S是恒量，故有是恒量，故有 实验器材实验器材 滑线电桥，电阻箱，检流计，滑

8、线变阻器，直流电源、待测滑线电桥，电阻箱，检流计，滑线变阻器，直流电源、待测电阻、箱式电桥、开关、导线。电阻、箱式电桥、开关、导线。 实验内容和步骤实验内容和步骤 1 1、 线式电桥测电阻线式电桥测电阻1 1如图如图2 2衔接线路。其中衔接线路。其中RsRs用电阻箱，用电阻箱，R R用滑动变阻器，用滑动变阻器，G G为检流计，为检流计，E E是直流电源。是直流电源。 2 2先调理先调理R R使其为最大值，接通开关使其为最大值，接通开关K K。3 3滑动电键滑动电键D D在电阻丝在电阻丝ABAB中部附近不断地与中部附近不断地与ABAB接触，并调接触，并调理电阻箱理电阻箱RsRs，使检流计指针指零

9、。，使检流计指针指零。4 4逐渐减小逐渐减小R R的值，并微调的值，并微调RsRs或或D D的位置，使检流计指针的位置，使检流计指针指零。为更好判别检流计中有无电流经过，可使滑动电键D反复不断地与电阻丝AB接触、断开，即跃接法。如这时检流计指针一直指零，那么阐明电桥到达平衡。断开开关，记录下此时l1 、l2和Rs的值。图4 电阻箱面板图5将Rx和Rs位置互换，反复上述的丈量步骤。留意：此时，Rx=Rs 2、 箱式电桥测电阻1 本次实验所用的电阻箱的面板图如图4所示。实验所用的内接电源已安装好，无需再接电源。 2 把等测电阻Rx用导线衔接于6上 3 估计待测电阻的数量级，并按表2所求调好比例臂旋

10、钮3和比较臂旋钮5。 4 调理零位调理器4使检流计9指针指零。 5 按下按钮7和8，并进一步伐节比较臂5使检流计指 针指零。那么：Rx=比例臂读数 比较臂读数数据记录与处置 1、用线式电桥测电阻 表1工程未知电阻L1(cm)L2(cm)Rs(欧)Rx1Rx2图3 箱式电桥原理电路图4 电阻箱面板图误差计算算术平均差法：由上述以及误差传送公式得：其中，L1和L2用标尺最小量之半估计，Rs用电阻箱仪器误差估计，即 Rs=级别%示数。2、用箱式电桥测电阻表2 仪器准确度等级：f= 其中，误差Rx由仪器等级计算，即：Rx=Rxf%本卷须知 1、电阻Rx与规范电阻Rs的位置互换进展第二次丈量时， 。2、用滑线电桥测电阻时，维护电阻开场都应放在最大值