大學物理實驗電橋法測電阻

1、大學物理實驗大學物理實驗預習報告預習報告w實驗名稱實驗名稱w原理圖（原理圖（P60圖圖2-2）w數據記錄表格（課本數據記錄表格（課本P61表表2-1、P68表表2-5）w思考題思考題P64（1、2），）， P69 （1、2）。）。 簡介簡介實驗原理實驗原理實驗儀器實驗儀器操作指南操作指南數據處理數據處理簡介簡介 電橋是利用比較法進行電磁測量的電橋是利用比較法進行電磁測量的一種電路連接方式，它不僅可以測量很一種電路連接方式，它不僅可以測量很多電學量，如電阻、電容、電感等，而多電學量，如電阻、電容、電感等，而且配合不同的傳感器件，可以測量很多且配合不同的傳感器件，可以測量很多的非電學量，如溫度、壓

2、力等。的非電學量，如溫度、壓力等。 實驗室里常用的電橋有惠斯通電橋實驗室里常用的電橋有惠斯通電橋（單臂電橋）和開爾文電橋（雙臂電橋）（單臂電橋）和開爾文電橋（雙臂電橋）兩種。前者一般用于測量中高值電阻；兩種。前者一般用于測量中高值電阻；后者用于測量后者用于測量1歐姆以下的低值或超低歐姆以下的低值或超低值電阻。值電阻。實驗原理實驗原理一、惠斯通電橋（單臂電橋）一、惠斯通電橋（單臂電橋） R1、R2均為均為固定電阻，固定電阻， Rx為為被測電阻，被測電阻， Rs為為可調標準電阻，可調標準電阻，G為靈敏電流計，為靈敏電流計，E為工作電源。為工作電源。 當電橋平衡，流過檢流計的電流當電橋平衡，流過檢流

3、計的電流為零時，有為零時，有21RRRRSx即即SxRRRR21若比例臂若比例臂 和和Rs為已知，可以為已知，可以求出被測電阻求出被測電阻Rx為的阻值為的阻值。 CRR21二、開爾文電橋（雙臂電橋）二、開爾文電橋（雙臂電橋） R1、R2、 R3、R4均為可調電阻均為可調電阻Rx，為被測低電阻，為被測低電阻， Rs為低值標準為低值標準電阻。電阻。 開爾文電橋是惠斯通電橋的變形，開爾文電橋是惠斯通電橋的變形，在測量小阻值電阻（通常在測量小阻值電阻（通常1歐）時具歐）時具有相當高的準確度。有相當高的準確度。 開爾文電橋的兩點改進：開爾文電橋的兩點改進：1.增加了一個由增加了一個由R3、R4組成的橋臂

4、；組成的橋臂； 2. Rs和和Rx由兩端接法改為四端接法，由兩端接法改為四端接法，其中其中P1P4為電壓接點，為電壓接點， C1C4為電流為電流接點。接點。 調節(jié)調節(jié)R1、R2、 R3、R4，使電橋使電橋平衡，可求得平衡，可求得)(432143421RRRRRRRRRRRRRSx 通過兩點改進，開爾文電橋將通過兩點改進，開爾文電橋將Rs和和Rx的接線電阻和接觸電阻巧妙地轉移的接線電阻和接觸電阻巧妙地轉移到電源內阻和阻值很大的橋臂電阻中，到電源內阻和阻值很大的橋臂電阻中，又通過又通過R1 /R2=R3/R4設定，消除了電阻設定，消除了電阻R2的影響，從而保證了測量低電阻時的影響，從而保證了測量低

5、電阻時的準確度的準確度三、電橋靈敏度三、電橋靈敏度 在電橋平衡后，若橋路中的電阻阻值在電橋平衡后，若橋路中的電阻阻值發(fā)生改變，電橋就會失去平衡，使檢流發(fā)生改變，電橋就會失去平衡，使檢流計指針發(fā)生偏轉。設計指針發(fā)生偏轉。設Rs的改變量為的改變量為 Rs時指針偏轉時指針偏轉n格，則格，則n/ Rs稱為電橋稱為電橋的靈敏度。的靈敏度。四、電橋的基本誤差四、電橋的基本誤差nRCRRRasssx2 . 0%22儀a為電橋的準確度等級為電橋的準確度等級(a=0.2級級)。 電橋平衡后，再改變電橋平衡后，再改變Rs使檢流計使檢流計指針偏離零點指針偏離零點 小格（小格（15格）時格）時Rs的改變值。的改變值。

6、Rx為為測量值。測量值。sRn實驗儀器實驗儀器 惠斯通電橋惠斯通電橋開爾文電橋開爾文電橋操作指南操作指南一、一、用箱式惠斯通電橋測固定電阻的用箱式惠斯通電橋測固定電阻的阻值阻值1.測量前先調節(jié)好檢流計的零點。測量前先調節(jié)好檢流計的零點。2.注意各旋鈕的初始位置（參考課本）注意各旋鈕的初始位置（參考課本）3.測量時應先按下電源開關按鈕測量時應先按下電源開關按鈕B，后后按檢流計開關按檢流計開關G，觀察檢流計的偏轉情觀察檢流計的偏轉情況，然后立即放開，放開時要先放開況，然后立即放開，放開時要先放開G后放開后放開B。4.要注意選擇合適的比率臂（參考課要注意選擇合適的比率臂（參考課本）本）,應使比較臂應

7、使比較臂Rs的四個旋鈕都用上。的四個旋鈕都用上。否則將降低測值的準確度。否則將降低測值的準確度。5. 用用“逐次逼近法逐次逼近法”使電橋平衡，電使電橋平衡，電橋平衡時，四個比較電阻阻值之和乘橋平衡時，四個比較電阻阻值之和乘以倍率盤讀數就是待測電阻的阻值以倍率盤讀數就是待測電阻的阻值6.測定惠斯通電橋的靈敏度。在測量測定惠斯通電橋的靈敏度。在測量待測電阻達到平衡時，改變比較臂待測電阻達到平衡時，改變比較臂Rs的末位讀數，使檢流計指針偏離零點的末位讀數，使檢流計指針偏離零點1至至5個格個格(n)，記錄此時，記錄此時RS 的讀數。的讀數。（二）用箱式開爾文電橋測電（二）用箱式開爾文電橋測電阻箱的零值

8、電阻阻箱的零值電阻1.“1.“B B1 1”開關扳到開關扳到“通通”位置，等穩(wěn)定位置，等穩(wěn)定后，調節(jié)檢流計指針在零位，靈敏度旋后，調節(jié)檢流計指針在零位，靈敏度旋鈕在鈕在中間中間位置。位置。2.2.將被測電阻將被測電阻的四個接線端對應的四個接線端對應接在電接在電橋相應的橋相應的C C1 1、P P1 1 、P P2 2 、C C2 2接線柱上。接線柱上。3.3.估計被測電阻大小，選擇適當倍率位估計被測電阻大小，選擇適當倍率位置。置。4.4.調節(jié)調節(jié)R RS1S1和和R RS2S2，電橋逐步趨于平衡時再電橋逐步趨于平衡時再逐步加大靈敏度，直至靈敏度達到最高，逐步加大靈敏度，直至靈敏度達到最高，電橋

9、仍平衡為止。此時電橋仍平衡為止。此時待測電阻待測電阻R Rx x= =倍率讀數倍率讀數 （步進讀數（步進讀數+ +滑線滑線讀數）讀數）R RS S數據記錄表格數據記錄表格表表1：用惠斯通電橋測中值電阻：用惠斯通電橋測中值電阻CRS ()n (格）格）Rs ( )Rx測測 ()Rx1Rx2R串聯(lián)R并聯(lián)a=0.2級級表表2：用開爾文電橋測量低值電阻銅（鐵）：用開爾文電橋測量低值電阻銅（鐵）棒棒L(cm)CRS ()n (格）格）R ( )Rx測測 ()30.0040.0050.00a=0.2級級數據處理要求：w單臂按課本要求以一個電阻為例給出詳細單臂按課本要求以一個電阻為例給出詳細計算過程（公式計算過程（公式代入數據代入數據計算結計算結果），另三個電阻同理將計算結果填入表果），另三個電阻同理將計算結果填入表格。格。w雙臂按課本要求以一個電阻為例給出詳細雙臂按課本要求以一個電阻為例給出詳細計算過程（公式計算過程（公式代入數據代入數據計算結計算結果），另兩