电桥及示波器实验21926课件

惠斯通电桥一、实验目的电桥是用比较法测量物理量的电磁学基本测量仪器，电桥的种类很多，测量中等阻值（10～106欧姆）的电阻要用惠斯通单臂电桥进行测量；若要测量更大阻值的电阻，一般采用高电阻电桥或兆欧表；而要测量阻值较小的电阻，一般采用双臂电桥（开尔文电桥）。1、掌握用惠斯通电桥测电阻的原理。2、了解电桥灵敏度对测量结果的影响，掌握电桥灵敏度的测量方法。3、正确使用自组电桥和箱式电桥测电阻。二、实验仪器：直流稳压电源，电阻箱，检流计，QJ23型箱式电桥、待测电阻（200Ω～4KΩ）1、电桥的原理三、实验原理：

通过调节各臂电阻（R1、R2、R0）阻值,使BD两点的电势差为零，此时流过检流计的电流为零，称电桥达到平衡状态。C称为比率系，一般简单情况下C=1，只需调节R0电阻使电桥达到平衡：2．QJ23型箱式惠斯登电桥的结构该仪器可用外接，也可用内附的稳压电源。总有效量程为1Ω～11.11ΜΩ；比率系数C从×0.001到×1000，共分七档，由比率C转换开关指示，不同的挡位R1、R2所代表的电阻串联值各不相同。

Rx=测量盘读数之和（R0）×CR0C注意：C档位的选取原则必须用最高位测量盘（×1000），即第1测量盘不能置于“0”，以获得4位有效数字的电阻值。待测电阻（200Ω～4KΩ），所以测小电阻C选择为0.1，测大电阻C选择1.四、实验步骤：1．自装惠斯通电桥测量两只未知电阻（KΩ、Ω数量级）。（1）按照惠斯通电桥电路接好线路，其中电源电压为4V，检流计调零，比较臂电阻R1、R2(500-6000Ω)的比值C=1。注意Rx、R0的连线位置。注意：通电前每个电阻箱均取大于500Ω的电阻值，取值请旋转到位。严禁电阻箱无取值时通电！（2）检流计的量程放置到时1mA挡，调节R0使电桥达平衡时，将R0值填入表4.20（P163）中。（3）微小调整R0产生ΔR0，使检流计指针偏转4格（以检流计表上±3范围的刻线为准），得出电桥灵敏度S和待测电阻误差ΔRx。注意：通电后如果检流计偏转很大，请立即断电，调节R0的数值或检查电器联接后再试。2．直接利用箱式惠斯通电桥测量两只未知电阻。（1）电源和检流计选择开关置于“内接”，灵敏度旋钮置于中间位置，被测电阻Rx接至“接线柱”。根据自装电桥测量出待测电阻值的结果，选定比率转换开关的挡位（C1=1，C2=10-1），调节好测量盘上的四位电阻值。（2）先按下G键，调节“调零”旋钮使检流计表头指针指零，再断开G键。测量时先按下“B钮”，再用跃接法按“G”钮(按下后立即松开)，观察检流计指针的偏转方向。若指针向“+”偏，应增大测量盘电阻R0；指针向“-”偏，应减小测量盘电阻R0，反复调节直至检流计指零，达到电桥平衡。比率C（3）然后微小调整R0产生ΔR0，使检流计指针偏转∆n＝4格。数据记录在表4.21（P163）（4）使用完毕,必须断开电源。应先放开“G”，再放开“B”按钮,再取下待测电阻，检流计和电源选择开关置于“外接”。五、数据处理及误差计算：按照P163表4.20、4.21处理实验数据。六、实验注意事项：1、用箱式电桥时，采用跃触开关G避免在调节过程中有较大电流通过检流计，以保护检流计。2、电桥通电时间要尽量短，以免因电阻发热而变质。示波器使用(P75~P78)示波器由示波管和与其配合的电子线路组成。围绕二维图形的建立，示波器面板设置了垂直方向调整功能、水平方向(扫描)调整功能、触发同步系统三大区域(P75~P78)。三、实验原理1、示波管的结构：由电子枪、偏转板（X轴和Y轴）、荧光屏组成。包括对X轴、Y轴两小电压信号的放大和对大电压信号的衰减功能。2、电信号放大和衰减系统：垂直衰减放大旋钮水平衰减放大旋钮

3、扫描系统与触发同步系统：示波器上的二维图像显示需Y电场(Y偏转)和X电场(X偏转)共同影响电子轨迹来实现。对于一个电压信号V=F(t)的二维函数图象显示，必须首先将“时间t”转变成电压信号才能实现。

即，电压V=F(t)加在Y偏转上形成Y电场，影响电子沿Y轴方向的运动轨迹或位移。再用V=Kt线性关系的锯齿波加在X偏转上形成X电场。电子受到X电场与Y电场共同影响，其轨迹就将V=F(t)的二维图象描述出来了。V=F(t)和V=Kt实际上是两个完全不相干电压信号，它们的时间t也是不相干的，为了建立联系，示波器为此设置了触发同步系统。4、波形的显示原理：如果在

Y轴输入正弦电压信号，又在X轴上加V=kt锯齿波电压信号“模拟”时间，则屏上光点轨迹显示了这两个相互垂直振动的合成正弦波图形，如图所示。当锯齿波电压和输入的正弦电压的周期相等，荧光屏上将显示出一个完整的正弦波图形；若锯齿波电压的周期正好是正弦电压周期的两倍时，荧光屏上将显示出两个完整的正弦波图形，依此类推。（1）信号波形的显示即在荧光屏上构成简单、稳定的示波图形的条件：

X轴锯齿波电压信号的周期

等于

Y轴正弦电压信号周期

的整数倍。为屏上完整波的数目；f为信号的频率（2）李萨如图形

当X轴输入正弦信号时，Y轴输入另一正弦信号，两者信号频率成简单整数倍时，观察到的是电子束受两个互相垂直的谐振运动的合成图形，这种图形称李萨如图形，可用来测定信号频率。X轴输入信号转换开关X-Yfx和fy分别为x偏转板和Y偏转板电压的频率，ny为垂直线与图形的最多交点数，nx为水平线与图形的最多交点数，由理论分析可得频率和最多交点数的比例关系为:扫描时间选择开关：0.5ms/大格垂直衰减器旋钮：1v/大格Vp=1×5.9=5.9vT=0.5×7.9=3.95ms波形显示：幅值：尽量占满整个屏幕周期：显示1~2个完整周期峰峰电压和周期的测量方法用信号发生器产生待测信号，其信号频率必须达到（使信号波形不闪烁）f>1000Hz、幅度任意的正弦波。然后将信号发生器的“ＣＨ１电压输出”与示波器的CH1输入端连接，再调整扫描电压的频率“⒄旋钮”，使屏上现完整、稳定的待测信号波形，通过示波器屏上的刻线测出该信号的峰峰电压值和周期。通过调节信号发生器改变输入信号的频率f和电压幅度三次，重复上述实验过程。注意：测量电压和周期的单位要与衰减器档（V、mV）和扫描时间档（ms、μs）的具体单位对应。信号输出端3、观察三种待测信号（频率、振幅）的波形，并测量出待测信号的峰峰电压和周期、频率，分别将数据填入表4.24、表4.25、表4.26。准确值=测量值*误差系数4、观察李萨如图形：首先将示波器触发源（24）、垂直方式工作开关（34）、水平方式工作开关键（30）拔到()。信号发生器输出通道CH1产生fx=300Hz正弦波形，与示波器CN1输入通道连接，而示波器CH2输入端与信号发生器的CH2输出(fy信号，可调)连接。

XY波叠加功能输入f