电桥和电阻测量

电桥和电阻测量第1页，共31页，2023年，2月20日，星期二实验简介实验原理实验目的实验内容仪器及调整实验数据预习题思考题第2页，共31页，2023年，2月20日，星期二实验简介

电阻测量：1）低电阻（≤10Ω），四端接法；2)高阻(＞106),兆欧表和数字万用表;3）中值电阻（10Ω-106Ω）,惠斯通电桥法;第3页，共31页，2023年，2月20日，星期二实验简介

惠斯通(1802～1875)，英国物理学家。在测量电阻及其它电学实验时，经常会用到一种叫惠斯通电桥的电路，很多人认为这种电桥是惠斯通发明的，其实，这是一个误会，这种电桥是由英国发明家克里斯蒂在1833年发明的，但是由于惠斯通第一个用它来测量电阻，所以人们习惯上就把这种电桥称作了惠斯通电桥。第4页，共31页，2023年，2月20日，星期二实验目的掌握惠斯通电桥测量电阻的原理和方法；掌握四端接法测量电阻的原理和方法；掌握电学实验的实验方法及常用仪器使用方法,了解提高电桥灵敏度的几种途径。第5页，共31页，2023年，2月20日，星期二实验原理1、惠斯通电桥测量原理(测量中值电阻（10-106Ω）)通常称R1、R2为比率臂，比值k=R1/R2称为比率系数或倍率：另外两臂，R3为比较臂，R4=Rx称为测量臂。平衡时,VBC=VDC第6页，共31页，2023年，2月20日，星期二2、惠斯通电桥的灵敏度

用电桥测量电阻时的精度主要取决于电桥的灵敏度。当电桥平衡时，若使比较臂R3改变一微小量ΔR3，电桥将偏离平衡，检流计偏转n格，

常用如下的相对灵敏度S表示电桥灵敏度:由电桥灵敏度引入的被测电阻值的相对误差为

由电桥灵敏度引入的被测电阻值的绝对误差为

实验原理第7页，共31页，2023年，2月20日，星期二电桥灵敏度与下面诸因素有关：（1）与检流计的电流灵敏度Si成正比。但是如Si过大，电桥就不易稳定，平衡调节比较困难，所以要选择适当。（2）与电源的电动势E成正比。但是如E过大，测小电阻时，有可能桥臂的分流电流超过电阻箱的允许电流而使电阻箱损坏。（3）大致与桥臂的分流电流成正比，即与R1+R4和R2+R3的阻值成反比。（4）与检流计和电源所接的位置有关。以图的接法为例，当VBC=VAC/2时，电桥灵敏度将获得最大；而当VBC

由VAC/2→0时，电桥灵敏度也由最大值→0。第8页，共31页，2023年，2月20日，星期二

图四为端接线法原理图，图中RX是待测低值电阻，Rn是标准电阻。四端接法基本原理是：如果已知流过待测电阻的电流I（可通过测量标准电阻Rn上的电压获得），当测量得到了待测电阻RX的电压UX,则待测电阻RX的值为RX=UX/I3、四端接法测量电阻的原理（测量低值电阻10Ω以下）

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实验仪器

直流稳压电源，万用表，电阻箱3个，检流计,阻值数量级不同的待测电阻5个，电键，连接线等。

电路板,待测电阻等。第10页，共31页，2023年，2月20日，星期二实验内容及步骤1、利用惠斯通电桥测量待测电阻（1）按照图7-1，自搭电桥；（建议先接R1、R2、R3、Rx环路，再在对角线接检流计和电源分路）。（2）适当选取比率臂，以保证待测电阻得到要求的有效位数。（建议先用万用表粗测一下待测电阻的阻值。合理选定R1、R2和R3的值，可取k=R1/R2=0.1（3）电源电压一般不宜取得太高，可取3到5V。（4）接通电键KE和KG，观察检流计(P71)指针偏转方向和大小，改变R3再观察，根据观察的情况正确调整R3，直至检流计指针无偏转，记下R3值（注意：R3值的读数要记有效数值），算出Rx。测量3个待测电阻的阻值，估计其不确定度【注意】1．电源电压不可用的太高，桥臂的分流电流不可超过电阻箱的允许电流，特别在测小电阻的情况。2．测小电阻时，时间要短，以免发热影响电阻阻值的稳定性。第11页，共31页，2023年，2月20日，星期二2、利用四端接法测量低值电阻

（1）自搭实验装置(电路板),注意正确使用电路板；（2）改变电源的输出值，测量待测电阻上电压值。（3）自拟数据表格。（4）实验验证电压引线极接触电阻和引线电阻对测量的影响可忽略不计。（5）用作图法求待测电阻阻值。【注意事项】1．恒流源的供给电流不大于100mA；2．恒流源应预热十分钟后，方可进行测量。3．实验结束时，应关闭电源开关，整理实验仪器。第12页，共31页，2023年，2月20日，星期二仪器设备直流稳压电源，电流源，万用表，电阻箱3个，检流计,阻值数量级不同的待测电阻5个，电键，连接线，电路板，待测电阻等。第13页，共31页，2023年，2月20日，星期二仪器设备检流计第14页，共31页，2023年，2月20日，星期二仪器设备数字万用表第15页，共31页，2023年，2月20日，星期二仪器设备数字恒流电源第16页，共31页，2023年，2月20日，星期二稳压源第17页，共31页，2023年，2月20日，星期二电阻箱第18页，共31页，2023年，2月20日，星期二引线极第19页，共31页，2023年，2月20日，星期二实际接线图第20页，共31页，2023年，2月20日，星期二数据1.数据记录

自拟数据记录表格

2.数据处理

自拟数据处理表格

（1）电阻阻值计算

（2）用不确定度表示测量结果说明：电阻的单位习惯用Ω、kΩ或MΩ，一般不用103Ω等。

（3）利用四端接法测量低值电阻数据处理要求看实验内容部分。

第21页，共31页，2023年，2月20日，星期二数据表格第22页，共31页，2023年，2月20日，星期二数据处理第23页，共31页，2023年，2月20日，星期二实验结果第24页，共31页，2023年，2月20日，星期二第25页，共31页，2023年，2月20日，星期二第26页，共31页，2023年，2月20日，星期二第27页，共31页，2023年，2月20日，星期二第28页，共31页，2023年，2月20日，星期二第29页，共31页，2023年，2月20日，星期二预习题什么叫电桥平衡？在实验中如何判断电桥达到了平衡？说明用万用表粗测被测电阻Rx的重要性。第30页，共31页，2023年，2月20日