惠斯通电桥实验报告

云南农业大学物理实验报告实验名称：惠斯通电桥测量电阻一、实验目的(1)了解惠斯通电桥的构造和测量原理。(2)掌握用惠斯通电桥测电阻的方法。(3)了解电桥灵敏度的概念及其对电桥测量准确度的影响。二、实验仪器滑线式电桥，箱式电桥，检流计，电阻箱，滑动电阻器，待测电阻，电源，开关，导线等。三、实验原理：1.惠斯通电桥的测量原理如图1所示，由已知阻值的三个电阻R0、R1、R2和一个待测电阻Rx组成一个四边形，每一条边称为电桥的一个臂，在对角A、B之间接入电源E，对角C、D之间接入检流计G。适当调节R0、R1、R2的阻值，可以使检流计G中无电流流过，即C、D两点的电势相等，电桥的这种状态称为平衡态。电桥的平衡条件为 (1)式中比例系数K称为比率或倍率，通常将R1、R2称为比率臂，将R0称为比较臂。2.电桥的灵敏度式(1)是在电桥平衡的条件下推导出来的，而电桥是否达到真正的平衡状态，是由检流计指针是否有可察觉的偏转来判断的。检流计的灵敏度是有限的，当指针的偏转小于0.1格时，人眼就很难觉察出来。在电桥平衡时，设某一桥臂的电阻是R，若我们把R改变一个微小量ΔR，电桥就会失去平衡，从而就会有电流流过检流计，如果此电流很小以至于我们未能察觉出检流计指针的偏转，我们就会误认为电桥仍然处于平衡状态。为了定量表示检流计的误差，我们引入电桥灵敏度的概念，它定义为 (2)式中，ΔR为电桥平衡后电阻R的微小改变量，Δn为电阻R变化后检流计偏离平衡位置的格数，所以S表示电桥对桥臂电阻相对不平衡值ΔR/R的反应能力。3.滑线式惠斯通电桥滑线式惠斯通电桥的构造如图2所示。A、B、C是装有接线柱的厚铜片（其电阻可以忽略），A、B之间为一根长度为L、截面积和电阻率都均匀的电阻丝。电阻丝上装有接线柱的滑键可沿电阻丝左右滑动，按下滑键任意触头，此时电阻丝被分成两段，设AD段的长度为L1、电阻为R1，DB的长度为L2、电阻为R2，因此当电桥处于平衡状态时，有 (3)式中，L1的长度可以从电阻丝下面所附的米尺上读出，R0用一个十进制转盘式电阻箱作为标准电阻使用。另外电源E串联了一个滑线变阻器RE，对电路起保护、调节作用。为了消除电阻丝不均匀带来的误差，可用交换R0与Rx的位置重新测量的方法来解决。也就是在测定Rx之后，保持R1、R2不变（即D点的位置不变），将R0与Rx的位置对调，重新调节R0为，使电桥达到平衡，则有 (4)所以 (5)由式(5)可知，Rx与R1、R2（或L1、L2）无关，它仅取决于R0的准确度。可以证明电阻箱的相对不确定度待测电阻的相对不确定度待测电阻的不确定度待测电阻的阻值为（2）电阻2：电阻箱的相对不确定度待测电阻的相对不确定度待测电阻的不确定度待测电阻的阻值2.箱式电桥（1）电阻1：待测电阻的阻值由表1可知，当K=0.1时，电桥的相对不确定度为0.2%待测电阻的不确定度为待测电阻的阻值（2）电阻2：待测电阻的阻值由表1可知，当K=0.01时，电桥的相对不确定度为0.5%待测电阻的不确定度待测电阻的阻值七、实验误差分析1、检流计的灵敏度越高，实验结果的误差越小，因此实验中要尽量选择灵敏度高、内阻低