惠斯登电桥测电阻实验的不确定度分析

惠斯登电桥测电阻实验的不确定度分析一、实验目的1、了解惠斯通电桥的基本原理；2、学会用惠斯通电桥测量电阻；3、掌握分析测量的误差及误差分析的基本过程。二、

实验仪器QJ23箱式惠斯通电桥三、实验原理如图，为惠斯通电桥原理电路图，即由电阻和检流计G组成的桥式电路，当检流计G的两端C,D两点的电势相等时，电桥处于平衡状态，此时检流计G中没有电流通过，检流计G的指针不会偏转。若A点电势高于B点，则电流由A点分别经C,D过两点汇于B点。电桥平衡时，C,D两点的电势相等，通过检流计G电流的电流为零。设通过ACB支路的电流为I1，通过ADB支路的电流为I2,，则由欧姆定律可知：此两式两边相除，可得四个电阻的关系，即：

此式称为电桥平衡条件因此当电桥平衡时，知道四个电阻中的任意三个电阻，就可计算出另外一个电阻的阻值。称为比例臂，称为比较臂。调电桥平衡时，一般是根据待测电阻的大小选好比例臂，再调比较臂，按上式可得四、实验步骤1、QJ23箱式惠斯通电桥的使用方法：1）接通220V市电，并开启电源开关，指示灯亮。并将“G”选择开关打向“内接”；2）将被测电阻接至“RX”接线柱，估计被测电阻的数值，根据表1选择好量程倍率及电源电压，并将“倍率Kr”（即）开关及“电源选择”开关打在合适的档位，调节“调零”旋钮使检流计表头指针指零。表13）按下“B”按钮，然后轻按“G”按钮，调节测量盘，使电桥平衡（检流计指零）。若电桥无法平衡，检流计指针仍向“＋”方向偏转，说明RX值大于该量程的上限值，应将量程倍率加大一档，再次调节四个测量盘，使电桥平衡。反之，当第I测量盘（X1000）打至“0”位，检流计指针仍偏向“－”方向，应将量程倍率减小一档，再调节测量盘使电桥平衡。所测电阻：

RX

=量程倍率×测量盘示值之和（即）

在电桥使用中，必须用上第1测量盘（X1000），即第1测量盘不能置于“0”以保证测量精度。2、用惠斯通电桥测电阻所测数据填入下表表2

电阻测量结果表达式：其中，式中K为量程倍率所对应的等级，由表3查出五、注意事项1、在实验中要注意，检流计的平衡调节。因检流计的灵敏度是有限的，从而给测量带来误差。电桥平衡时，若将检流计与电源易位，电桥仍然是平衡的，但易位前后电桥的灵敏度是不同的。

2、必须经教师检查后，方可接通电源。六、思考题

1、惠斯通电桥有哪几部分组成？2、应怎样选择比例臂旋钮的倍率？若选择不当对结果有何影响？

用惠斯通电桥测量中值电阻【实验原理】1.电桥基本组成桥臂：R1、R2、Rs、Rx2.电桥平衡调节桥臂四个电阻为适当值时，平衡指示器

(表头)没有电流通过，这时称为电桥平衡电桥平衡时，BD间没有电流，设通过R1、Rx电流i1电桥平衡时，BD间没有电流，设通过R2、Rs电流i23.电桥灵敏度电桥平衡时，改变Rs电阻使平衡指示器(表头)偏转，记录变化电阻ΔRs和偏转格数Δd【实验操作】1.自组电桥测量中值电阻①

按照图示连接好电路(开关断开，表头接G1)②

调整R1=R2=100Ω，

RE电阻调至最大(RE作用？)③

Rx值100Ω左右，因此调Rs为100Ω④

闭合开关，调Rs使平衡指示器(表头)指零(此时电桥灵敏度较低？)⑤

逐渐减小RE阻值直至为零同时调节Rs使电桥保持平衡⑥

平衡指示器(表头)G1换到G0，继续调节Rs使电桥平衡记录此时Rs(此时电桥灵敏度最高？)⑦

交换R1、R2位置，重复以上，再次调节电桥平衡记录此时Rs⑧

电桥平衡状态下，改变Rs电阻使表头偏转记录变化电阻ΔRs和偏转格数Δd2.箱式电桥测量中值电阻调节步骤【实验数据】❶原始数据自组电桥测量中值电阻数据记录表自组电桥测量灵敏度数据记录表❷自组电桥测量结果不确定度评价⑴电阻箱不确定度计算⑵电阻测量值计算⑶电阻测量不确定度计算❸箱式电桥测量结果不确定度评价箱式电桥测量中值电阻数据记录表附：数据处理的具体要求规范数据处理要体现过程❶有关系式v=λ×f

=0.00950×37179=352.20m/s❷有代值计算过程v=λ×f=0.00950×37179=352.20m/s❸有结果单位v=λ×f=0.00950×37179=352.20m/s数据结果表示若v=3