實驗五惠斯通電橋測中值電阻

實驗五惠斯通電橋測中值電阻第一頁，共十五頁，2022年，8月28日實驗目的1、掌握惠斯通電橋測電阻的原理及方法。2、掌握電橋平衡調節(jié)的操作方法。3、了解提高電橋靈敏度的幾種途徑。第二頁，共十五頁，2022年，8月28日

電磁測量是電磁學中的一個重要內容之一。其中橋式電路制成的電橋在電磁測量中有極其廣泛的應用。根據(jù)用途的不同，電橋有許多類型，其性能和結構也各有其特點，其中最簡單的就是惠斯通電橋，惠斯通電橋可以測量幾歐姆至幾百千歐姆的中值電阻。第三頁，共十五頁，2022年，8月28日一、惠斯通電橋的原理

1、結構惠斯通電橋的線路原理如圖a所示。R1、R2、R0、

Rx和組成四個橋臂，其中,R1、R2組成比例臂，Rx為待測臂，R0為比較臂，四邊形的一條對角線AC中接電源E，另一條對角線BD中接檢流計G。所謂“橋”就是指接有檢流計的BD這條對角線，檢流計用來判斷B，D兩點電位是否相等，或者說判斷“橋”上有無電流通過。第四頁，共十五頁，2022年，8月28日2、電橋平衡調節(jié)各電阻的電阻值，可使流經檢流計的電流為零，即IG=0。這時電橋達到平衡。平衡時B、D兩點的電勢相等，且通過R1與Rx的電流相等，通過R2與R0的電流相等。

B第五頁，共十五頁，2022年，8月28日則UAD=UABUDC=UBC

由歐姆定律得：整理得：或若、的值已知，則可以根據(jù)上式計算出。通常稱為倍率，為比例臂，而稱為比較臂，所以電橋由橋臂、檢流計和電源三部分組成。第六頁，共十五頁，2022年，8月28日

如圖a所示，與電源串聯(lián)的用來保護電源不致因電路短接而損壞，與檢流計串聯(lián)的和是為了調節(jié)電橋平衡時保護檢流計，不使其長時間內有較大的電流通過而設置的，通常檢流計內附開關，因此該支路中可不再使用開關。第七頁，共十五頁，2022年，8月28日二、電橋的靈敏度

1、電橋靈敏度用電橋電路測量電阻Rx的計算公式僅在電橋平衡時才成立的，而電橋的平衡是依據(jù)檢流計的指針是否為零來判斷的，由于判斷時受到眼睛分辨能力的限制而存在差異，會給測量結果帶來誤差，影響測量的準確性。這個影響的大小取決于電橋的靈敏度。所謂電橋靈敏度，就是在已經平衡的電橋里，當調節(jié)比較臂的電阻Rx，使之改變一個微小量△Rx，使檢流計指針離開平衡位置△ｎ格，則定義電橋靈敏度S為第八頁，共十五頁，2022年，8月28日

其中是電橋平衡時比較臂的電阻值的微小變化，△Rx／Rx是比較臂的相對改變量。因此，電橋靈敏度S表示電橋平衡時，比較臂Rx改變一個相對值時，檢流計指針偏轉的格數(shù)。S的單位是“格”。例如，S=100格=[1／(1／100)]格，則電橋平衡后，只要Rx改變1％，檢流計就會有1格的偏轉。一般講，檢流計指針偏轉1／10格時，就可以被覺察，也就是說，此靈敏度的電橋，在它平衡后，Rx只要改變0.1％，我們就能夠覺察出來，這樣由于電橋靈敏度的限制所導致的誤差不會大于0.1％。這也正是我們研究電橋靈敏度的目的。第九頁，共十五頁，2022年，8月28日2、影響電橋靈敏度的因素理論和實踐都證明，電橋的靈敏度與下列因數(shù)有關。①與檢流計的靈敏度有關，與檢流計的靈敏度成正比。②與電源的電動勢成正比，在保證不超過電阻額定電流的情況下，盡可能提高電源的電動勢。③與電源的內阻和串聯(lián)的限流電阻有關。增加可降低電橋的靈敏度，這對尋找平衡規(guī)律是有好處的。隨著電橋逐漸趨于平衡，值應逐漸減小到最小值。第十頁，共十五頁，2022年，8月28日三、電橋的主要特點：1、電橋是利用把待測電阻與標準電阻進行比較的方法來達到測量電阻的目的的。由于制造高準確度的電阻并不困難，因此，用電橋測電阻時，只要檢流計是足夠靈敏，待測電阻則可達到其它三個橋臂的標準電阻所具有的準確度。2、電橋中檢流計的作用只是判斷電橋的“橋”間有無電流，并不需要提供讀數(shù)，所以選用檢流計只要求有很高的靈敏度，對其它技術指標并無苛求。第十一頁，共十五頁，2022年，8月28日四、實驗內容1、用組裝的惠斯通電橋測量電阻。2、測量電橋的靈敏度。實驗指導一、實驗操作技巧1、為防止電阻的數(shù)值不準確可采用換臂測量。如圖a所示，將與交換后再進行測量，若交換前與交換后的測量值分別為。則待測電阻。第十二頁，共十五頁，2022年，8月28日2、為盡快地調節(jié)電橋平衡，首先將ＲＧ調到最大值以減小電橋的靈敏度。再主調一個電阻箱。如將與調到一定的電阻值，再調，觀察檢流計的指針偏轉情況，以確定調整值的大小變化情況。當電橋接近平衡時，再將調到最小值，當?shù)淖柚禐榱銜r，檢流計的電流為零時，電橋達到平衡。3、取=時，只需調節(jié)，根據(jù)粗測的待測電阻阻值來大體確定的值，以便調節(jié)電橋平衡。第十三頁，共十五頁，2022年，8月28日二、實驗測量時的注意事項

1、在閉合開關前，應將調到最大值。2、注意檢流計的正確使用方法。3、在用電橋測量待測電阻前，應先用萬用表進行粗測。第十四頁，共十五頁，2022年，8月28日布置作業(yè)一、分析與思考1、為什么用電橋測量電阻前，先要用萬用表粗測？2、本實驗的測量誤差與那些因素有關？二、