实验14用惠斯登电桥测电阻VIP

PAGEPAGE6实验14用惠斯登电桥测电阻[实验目的]1．学习惠斯登电桥测量电阻的原理和方法。2．会用自组电桥和Q123型便携式直流单臂电桥测量电阻，掌握交换法、电学平衡法，理解电桥的灵敏度。3．掌握对测量结果的不确定度进行评定。[实验仪器]直流检流计、Q123型便携式直流单臂电桥、滑线变阻器、电阻箱、待测电阻、直流电源、导线、开关等。[实验原理]惠斯登电桥的基本电路如图14-1所示。改变可调的标准电阻Rl、R2和Rs的阻值，当R1、R2、R3和Rx满足关系时，B、D两点的电势将会相等，此时检流计中没有电流通过，即Ig=0，电桥处于平衡状态。由上式可得（14-1）R1和R2称为比率臂，Rs称为比较臂，Kr=R1／R2称为电桥的量程倍率(又称量程因数)。根据上式，待测电阻Rx可用三个已知的标准电阻的阻值表示了出来。如果保持R1和R2不变，而把Rs和Rx的位置交换，调节Rs（变为R's）使电桥再次达到平衡，则有（14-2）由于上式中没有R1和R2，这就消除了由于R1和R2不准确而引起的系统误差。将图14-1中除Rx以外的所有器件按一定方式和要求组装在一个箱内，就构成了便携式直流单臂电桥（又称箱式电桥）。其测量电阻的原理和方法与自组电桥基本相同。[实验内容及步骤]一、用自组电桥测电阻1．按图14-1放置好各仪器然后接线。2．待测电阻Rx为几十欧姆时，取Kr=0.01。而另一个待测电阻R'x为几千欧姆时，取Kr=1。在两种情形下，调节Rs，使电桥达到平衡，将这时的Kr和Rs值记入表14-1。3．由（14-1）式算出Rx，并分析不确定度。二、用交换法测电阻交换将上述R'x和Rs的位置，把电桥调到平衡，记下这时的R's值。将测量结果填入表14-2，由（14-2）式算出R'x并分析其不确定度。三、用便携式电桥测电阻1．调整便携式电桥检流计机械凋零旋钮，使检流计指针指零。2．将被测电阻接到Rx接线柱上，适当调节量程倍率Kr的值，跃接按键B和G，在电桥接通的情况下仔细调节Rs，使电桥达到平衡。未知电阻的阻值Rx=KrRs。3．按上述方法测量另一个电阻。再将和串联和并联，分别测出其等效电阻。将数据记入表14-3。[数据表格]表14-1用自组电桥测电阻环境温度27°C待测电阻KrR1(Ω)R1(Ω)Rs(Ω)Rx(Ω)Δm(R1)(Ω)Δm(R2)(Ω)Δm(Rs)(Ω)ucr(Rx)uc(Rx)(Ω)Rx0.0110.01000.04660.346.60.042102%0.1R'x11000.01000.02725.427252262%6表14-2用自组电桥的交换法测电阻环境温度27°C待测电阻KrRs(Ω)R's(Ω)Δm(Rs)(Ω)Δm(R's)(Ω)ucr(R'x)uc(R'x)(Ω)R'x12725.42714.36110.2%5表14-3用变携式电桥测电阻环境温度27°C待测电阻KrRs(Ω)Rx=KrRs(Ω)C%标准不确定度(Ω)相对标准不确定度Rx0.01465846.60.2%0.10.3%R'x1272427240.2%80.3%Rx与R'x串联1277227720.2%80.3%Rx与R'x并联0.01458245.820.2%0.10.3%[数据处理]一、用自组电桥测电阻1．Rx的测量[Δm(R1)、Δm(R2)、Δm(Rs)的计算方法详见实验讲义79页]根据这个结果，应取测量结果为将以上结果填如表14-1。2．R'x的测量根据这个结果，应取测量结果为将以上结果填如表14-1。二、用交换法测电阻根据这个结果，应取测量结果为将以上结果填如表14-2。三、用便携式电桥测电阻1．Rx的测量根据这个结果，应取测量结果为将以上结果填如表14-3。2．R'x的测量根据这个结果，应取测量结果为将以上结果填如表14-3。3．Rx与R'x串联时等效电阻Rsx的测量根据这个结果，应取测量结果为