5電橋法測電阻

電磁學基本實驗§3.1直流量的測量實驗1電橋法測電阻直流電橋是常用的測量電阻的儀器。直流電橋分單臂電橋（又稱惠斯頓電橋）和雙臂電橋（又稱凱爾文電橋），單臂電橋用來測定中值電阻（1——107），雙臂電橋用來測定低電阻（1以下）。單臂電橋（惠撕登電橋）測電阻[實驗目的]1．掌握惠斯登電橋的結(jié)構(gòu)和測量原理。2．學會用電阻箱自組惠斯登電橋測中值電阻的方法。3．了解在自組惠斯登電橋測量中提高電橋靈敏度，減少測量誤差的方法。[實驗儀器]ZX21型六旋鈕電阻箱3個、AC5型直流指針式檢流計一架，47kΩ電位器一粒，300Ω滑線變阻器一架，AC15/4型直流復射式檢流計一架，QJ19型箱式兩用直流電橋一架，直流穩(wěn)壓電源一臺，單刀雙擲開關一個，雙刀雙擲反向開關一個，導線若干。[實驗原理]圖3—1—1—1惠斯登直流電橋電路圖惠斯登直流電橋也稱單臂直流電橋，是一種直流平衡電橋，其原理電路如圖所示。由圖（3—1—1—1）可見，RX、R2、R3、R4構(gòu)成四個橋臂，BD兩點間接入檢流計形成一個通路，稱為橋路。當電橋平衡時，VBD＝0，橋路沒有電流流過，IG=0。此時有：VAB＝VAD，VBC＝VDC，（3-1-1-1）設I1為電橋平衡時流過ABC路的電流，I2流過ADC路的電流,那么式（3-1-1-1）可寫為I1RX＝I2R4，I1R2＝I2R3（3-1-1-2）把式（3-1-1-2）的兩式相除，得（3-1-1-3）即（3-1-1-4）式（3-1-1-4）就是惠斯登電橋得平衡條件。式中（或）稱為比率臂，R2或R4稱為比較臂。調(diào)節(jié)惠斯登電橋平衡一般可以根據(jù)待測電阻的大小，選好比較臂再調(diào)節(jié)比較臂。橋路上的電位器Rb，起到保護檢流計的作用，當電橋不平衡時，流過BD間的電流可能會大，會燒毀檢流計，此時應把Rb調(diào)到最到，以減小流過檢流計的電流，當電橋基本平衡時，Rb要調(diào)到最小值，提高檢流計的靈敏度，減少電橋的測量誤差。所以惠斯登電橋的平衡一般要調(diào)兩次，一次是Rb取最大值時調(diào)平衡，稱為粗調(diào)。第二次是在粗調(diào)后，Rb減至最小值再調(diào)平衡，稱為細調(diào)。當電橋平衡時，流過檢流計的電流Ig應為零，但實際上檢流計的靈敏度總有一定的限度，當Ig小到我們感覺不到檢流計的指針偏轉(zhuǎn)（比如小于0.2格）時，我們就認為電橋平衡了，這樣測量出來的RX就會有誤差。為了確定由于檢流計靈敏度不夠帶來的測量誤差，我們引入電橋靈敏度的概念，電橋的靈敏度S定義為：(3-1-1-5)式（3-1-1-5）表示電橋平衡后，RX的相對改變量所引起電橋偏離平衡時檢流計的偏轉(zhuǎn)格數(shù)n。S越大，電橋越靈敏，帶來的測量誤差也越小。通常RX時不能人為改變的，要想測量S，就要在電橋平衡后保持比率臂不變，而把R4或R2變?yōu)?，因而有：?-1-1-6）[實驗內(nèi)容]用電阻箱自組惠登斯電橋測電阻及電橋靈敏度。用自組惠斯登電橋在不同電壓下測量一粒中值電阻（約2kΩ）的阻值及相應的電橋靈敏度，測量時應用換臂法消除電橋的不等臂誤差。用自組惠登斯電橋測二粒電阻的阻值及相應的電橋靈敏度。一粒阻值約為1MΩ，另一粒阻值為1Ω。把（1）、（2）兩點的測量數(shù)據(jù)填入數(shù)據(jù)表格并對結(jié)果進行分析，從中得出有意義的結(jié)論。測中值電阻的數(shù)據(jù)表格：測電橋靈敏度數(shù)據(jù)表格：用QJ19型兩用直流電橋測中值電阻。圖3—1—1—2QJ19型兩用直流電橋作兩端式電橋時面板接線圖QJ19型兩用直流電橋測量阻值時，用兩端式電橋，面板接線如圖2所示。測量前，將檢流計接到接線端鈕“1、2”，被測電阻用導線接到“5、6”。“3、4”接線端鈕用短路片連接。根據(jù)被測電阻的估計值選擇R1、R2及電源電壓值。然后把電源接到“9、10”接線端鈕，把S1、S2兩鈕打到R1、R2的選定值，把測量盤五個旋鈕轉(zhuǎn)到被測電阻的估計值。線按下電源按鈕K4并旋轉(zhuǎn)鎖定，再分別按下K1(粗調(diào))，K2（細調(diào)），調(diào)節(jié)測量盤的相應旋鈕（按K1時調(diào)Ⅰ、Ⅱ旋鈕，按K2時調(diào)Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ旋鈕）使電橋平衡，讀出測量盤的值及R1、R2[思考題]1、為什么要測量電橋的靈敏度，根據(jù)實驗結(jié)果說明自組惠斯登電橋的靈敏度與那些因素有關。為什么電橋的靈敏度不是越高越好？2、比較說明用惠斯登電橋測中值電阻與用伏安法測電阻各有那些優(yōu)缺點。3、試分析自組惠斯登電橋電路下列故障產(chǎn)生的原因：（1）檢流計指針總是偏向一邊。（2）檢流計指針始終不動。4、用什么方法可以最快、最簡便的判斷惠斯登電橋電路沒有故障。5、請用所給儀器組成惠斯登電橋，測一架微安表（