5电桥法测电阻

电磁学基本实验§3.1直流量的测量实验1电桥法测电阻直流电桥是常用的测量电阻的仪器。直流电桥分单臂电桥（又称惠斯顿电桥）和双臂电桥（又称凯尔文电桥），单臂电桥用来测定中值电阻（1——107），双臂电桥用来测定低电阻（1以下）。单臂电桥（惠撕登电桥）测电阻[实验目的]1．掌握惠斯登电桥的结构和测量原理。2．学会用电阻箱自组惠斯登电桥测中值电阻的方法。3．了解在自组惠斯登电桥测量中提高电桥灵敏度，减少测量误差的方法。[实验仪器]ZX21型六旋钮电阻箱3个、AC5型直流指针式检流计一架，47kΩ电位器一粒，300Ω滑线变阻器一架，AC15/4型直流复射式检流计一架，QJ19型箱式两用直流电桥一架，直流稳压电源一台，单刀双掷开关一个，双刀双掷反向开关一个，导线若干。[实验原理]图3—1—1—1惠斯登直流电桥电路图惠斯登直流电桥也称单臂直流电桥，是一种直流平衡电桥，其原理电路如图所示。由图（3—1—1—1）可见，RX、R2、R3、R4构成四个桥臂，BD两点间接入检流计形成一个通路，称为桥路。当电桥平衡时，VBD＝0，桥路没有电流流过，IG=0。此时有：VAB＝VAD，VBC＝VDC，（3-1-1-1）设I1为电桥平衡时流过ABC路的电流，I2流过ADC路的电流,那么式（3-1-1-1）可写为I1RX＝I2R4，I1R2＝I2R3（3-1-1-2）把式（3-1-1-2）的两式相除，得（3-1-1-3）即（3-1-1-4）式（3-1-1-4）就是惠斯登电桥得平衡条件。式中（或）称为比率臂，R2或R4称为比较臂。调节惠斯登电桥平衡一般可以根据待测电阻的大小，选好比较臂再调节比较臂。桥路上的电位器Rb，起到保护检流计的作用，当电桥不平衡时，流过BD间的电流可能会大，会烧毁检流计，此时应把Rb调到最到，以减小流过检流计的电流，当电桥基本平衡时，Rb要调到最小值，提高检流计的灵敏度，减少电桥的测量误差。所以惠斯登电桥的平衡一般要调两次，一次是Rb取最大值时调平衡，称为粗调。第二次是在粗调后，Rb减至最小值再调平衡，称为细调。当电桥平衡时，流过检流计的电流Ig应为零，但实际上检流计的灵敏度总有一定的限度，当Ig小到我们感觉不到检流计的指针偏转（比如小于0.2格）时，我们就认为电桥平衡了，这样测量出来的RX就会有误差。为了确定由于检流计灵敏度不够带来的测量误差，我们引入电桥灵敏度的概念，电桥的灵敏度S定义为：(3-1-1-5)式（3-1-1-5）表示电桥平衡后，RX的相对改变量所引起电桥偏离平衡时检流计的偏转格数n。S越大，电桥越灵敏，带来的测量误差也越小。通常RX时不能人为改变的，要想测量S，就要在电桥平衡后保持比率臂不变，而把R4或R2变为，因而有：（3-1-1-6）[实验内容]用电阻箱自组惠登斯电桥测电阻及电桥灵敏度。用自组惠斯登电桥在不同电压下测量一粒中值电阻（约2kΩ）的阻值及相应的电桥灵敏度，测量时应用换臂法消除电桥的不等臂误差。用自组惠登斯电桥测二粒电阻的阻值及相应的电桥灵敏度。一粒阻值约为1MΩ，另一粒阻值为1Ω。把（1）、（2）两点的测量数据填入数据表格并对结果进行分析，从中得出有意义的结论。测中值电阻的数据表格：测电桥灵敏度数据表格：用QJ19型两用直流电桥测中值电阻。图3—1—1—2QJ19型两用直流电桥作两端式电桥时面板接线图QJ19型两用直流电桥测量阻值时，用两端式电桥，面板接线如图2所示。测量前，将检流计接到接线端钮“1、2”，被测电阻用导线接到“5、6”。“3、4”接线端钮用短路片连接。根据被测电阻的估计值选择R1、R2及电源电压值。然后把电源接到“9、10”接线端钮，把S1、S2两钮打到R1、R2的选定值，把测量盘五个旋钮转到被测电阻的估计值。线按下电源按钮K4并旋转锁定，再分别按下K1(粗调)，K2（细调），调节测量盘的相应旋钮（按K1时调Ⅰ、Ⅱ旋钮，按K2时调Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ旋钮）使电桥平衡，读出测量盘的值及R1、R2[思考题]1、为什么要测量电桥的灵敏度，根据实验结果说明自组惠斯登电桥的灵敏度与那些因素有关。为什么电桥的灵敏度不是越高越好？2、比较说明用惠斯登电桥测中值电阻与用伏安法测电阻各有那些优缺点。3、试分析自组惠斯登电桥电路下列故障产生的原因：（1）检流计指针总是偏向一边。（2）检流计指针始终不动。4、用什么方法可以最快、最简便的判断惠斯登电桥电路没有故障。5、请用所给仪器组成惠斯登电桥，测一架微安表（