大学物理实验-电桥法测电阻

电桥法测电阻

2021/5/91测电阻的方法测电阻有许多种方法,如伏安法、欧姆表法等,它们多数都不同程度地受到电表精度和接入误差的影响。但使用电桥法测电阻是一种比较法,上述影响比较小,只要标准电阻很精确,检流计足够灵敏,那么被测电阻的结果就有较高的准确度。

2021/5/922021/5/932021/5/942021/5/952021/5/96实验目的

1.了解惠斯通电桥测量电阻的原理，学会正确使用电桥测量电阻的方法；

2.了解电桥灵敏度的概念，学习对测量电路系统误差的简单校正；

3.掌握箱式直流电桥的使用方法。

2021/5/97实验仪器

“+、-”为外接电源的输人端钮

“内、G、外”为检流计选择端钮

当“G’和“内”由短路片连接时，则在“G”和“外”间需外接检流计，在“G”和“外”短接时，本仪器内置的检流计已接人桥路之中。

2021/5/98实验仪器面板上的“B”“G”按钮，前者用于接通电源，后者用于接通检流计支路。在使用时，“B”、“G”两个电健要同时使用，但需先按下“B”，再按下“G”；断开时则先松开“G”，再松开“B”，以保护检流计。

2021/5/99实验原理

–线路原理K为电桥倍率2021/5/910

在测量时，要先知道Rx的估测值，本实验通过万用表测得，根据Rx的大小选择合适的电桥倍率，把Rx调到估测值，再细调，使电桥平衡。利用惠斯通电桥测电阻，从根本上消除了采用其它方法时，由于电表接入而带来的系统误差，因而准确度也就提高了。2021/5/9112021/5/912实验原理

–电桥的灵敏度

上式是在电桥平衡的条件下推导出来的，而电桥是否平衡，实验上是看检流计有无偏转来判断的。检流计的灵敏度总是有限的，例如我们实验中所用的张丝式指针检流计，指针偏转1格所对应的电流大约为10-6A，当通过它的电流比10-7A还要小时，指针的偏转小于0.1格，我们就很难觉察出来，假设电桥在R1/R2=1调到了平衡，则有Rx=R0，这时若把R0改变一个量ΔR0，电桥就应失去平衡，从而有电流Ig流过检流计，但若Ig小到我们检觉察不出来检流计偏转时，那么我们就会认为电桥还是平衡的，因而得出Rx=R0+ΔR0，ΔR0就是由于检流计灵敏度不够而带来的测量误差ΔRx。为此，我们引入电桥灵敏度S的概念，它定义为：2021/5/913

ΔRx是在电桥平衡后Rx的微小改变量(实际上待测电阻Rx是不能变的，在测S时，改变的是标准电阻R0),而Δn是由于电桥偏离平衡而引起的检流计的偏转格数，它越大，说明电桥越灵敏，带来的误差也就越小。电桥灵敏度的高低取决于电源电压的高低、检流计本身的灵敏度、四个桥臂的搭配以及桥路电阻的大小，因此，其并非固定值。2021/5/914电桥灵敏度的测量在电桥平衡时，使R0改变ΔR0

，而检流计指针偏离零点0.2格（人眼能觉察到的的界限）。实际测量中往往是采取在电桥平衡时，R0改变某一值ΔR0

,，使指针偏离零点为2格，然后再取2021/5/915实验原理

–电桥的优缺点电桥的实质是把未知电阻和标准电阻相比较，而制造较高精度的标准电阻并不困难，用电桥测电阻时，只要检流计足够灵敏，且选用标准电阻作为桥臂，待测值可以达到其它三臂的标准电阻具有的准确度。电桥电路中的检流计只用来判断电流有无，并不需要提供读数，所以选用的检流计只要求有高的灵敏度，其它方面并无苛求。电桥的缺点主要是操作较烦，且不能测量非线性电阻。2021/5/916实验内容-11.先用万能电表电阻档粗测电阻的阻值。2.将电阻接到电桥上，根据电阻值选择电桥的倍率和读数旋钮（比较臂R0），合适的比率将有4位有效数字的测量结果，也就是首位读数旋钮不为零。连接“G”和“外”短接，令电桥使用内置的检流计和内置的电源。3.按下电源开关按扭“B”，使电桥通电。起初电桥处于非平衡状态，点按检流计按扭“G”，可观察到指针的偏转。由偏转方向，判断读数调节的增减方向，相应调节最大的读数旋钮，使指针的偏转幅度减少。2021/5/917实验内容-24.仿步骤3，依照从大到小的次序，不断调节电桥的读数旋扭，逐渐使电桥上的检流计指针指向零。5.最后，检查平衡电桥的灵敏度：在电桥平衡时，改变读数旋钮的值，使检流计指针偏移Δn格，相应的电阻值改变为ΔR0

，计算电桥的灵敏度2021/5/918实验内容-36.依上方法，测量几只阻值不同的电阻。7.根据下式估算测量的不确定度。2021/5/919参考表格2021/5/920注意事项箱式电桥使用时，电源接通时间均应很短，即不能将B、G两按钮同时长时间按下；测量时，应先按B后按G，断开时，必须先断开G后断开B。并养成习惯。箱式电桥所用电源的电压大小请看清实验室提供的说明书或资料，按规定取值。调节比较臂R0的四个电阻旋钮时，应由大到小。当大阻值的旋钮转过一格，检