一、实验综述
1、实验目的及要求
(1)掌握惠斯登电桥测量中值电阻的原理和特点
(2)学会自搭惠斯登电桥测量未知电阻,并掌握计算测量结果的不确定度
(3)了解电桥林灵敏度对测量结果的影响,以及常用减小测量无差的办法
2、实验仪器、设备或软件
电阻箱三个,灵敏电流计,箱式电桥,电源,滑线变阻器,开关,待测电阻。
二、实验过程(实验步骤、记录、数据、分析)
1、自组电桥测电阻
(1)按教材搭好线路,Rx≈20Ω,将滑线变阻器触头放中间。
(2)将标准电阻箱Rs选取同Rx接近的值。
(3)粗调,接通电源,将电源电压升到5V。
(4)细调,将电源电压升到10V,调节Rs使电桥平衡,记录Rs左。
(5)将Rs和Rx变换位置,重复步骤3、4,记录下Rs右。
(6)重复步骤3、4、5,测量三次,最后测平衡时的灵敏度。
取Rx≈20Ω L1:L2=1:1
a.计算Rs左和Rs右的Δ仪
Rs左=21.2Ω Δ仪=0.2*5%+1*2%+20*1%=0.23Ω
Rs右=18.8Ω Δ仪=0.8*5%+8*2%+10*1%=0.30Ω
b. 写出Rs左和Rs右的准确表达结果
Rs左=21.2±0.23/=21.2±0.13Ω
Rs右=18.8±0.3/=18.8±0.20Ω
c. 计算出待测电阻的平均阻值Rx=
Rx=19.96Ω
d. 在Rs左≈Rs右= Rs的情况下,自组电桥的Rx的相对不确定度传递公
式为:
令Rs=R左 则σR=0.087
e.写出间接测量电阻Rx科学测量结果:
(7)取Rx≈200Ω,重复以上步骤将数据记录到表格中
Rx≈200Ω L1:L2=1:1
a.计算Rs左和Rs右的Δ仪
Rs左=199.5Ω Δ仪=0.5 *5%+9*2%+90*1%+100*0.5%=1.60Ω
Rs右= 200.3Ω Δ仪=0.3*5%+200*0.5%=1.02Ω
b. 写出Rs左和Rs右的准确表达结果
Rs左=199.5±1.60/=199.5±0.92Ω
Rs右=200.3±1.02/=200.3±0.59Ω
c. 计算出待测电阻的平均阻值Rx=
Rx=199.9Ω
d. 在Rs左≈Rs右= Rs的情况下,自组电桥的Rx的相对不确定度传递公
式为:
令Rs=R左 则σR=0.65
e.写出间接测量电阻Rx科学测量结果:
(8)取Rx≈2000Ω重复以上步骤将数据记录到表格中
Rx≈2000Ω L1:L2=1:1
a.计算Rs左和Rs右的Δ仪
Rs左= 1980.6Ω
Δ仪=0.6*5%+80*1%+900*0.5%+1000*0.1%=6.33Ω
Rs右=2015.1Ω
Δ仪=0.1×5%+5×2%+10×1%+2000×0.1%=2.21Ω
b. 写出Rs左和Rs右的准确表达结果
Rs左=1980.6±6.63/=1980±3.83Ω
Rs右=2015.1±2.21/=2015.1±1.28Ω
c. 计算出待测电阻的平均阻值Rx=
Rx=1997.8Ω
d. 在Rs左≈Rs右= Rs的情况下,自组电桥的Rx的相对不确定度传递公
式为:
令Rs=R左 则σR=2.73
e.写出间接测量电阻Rx科学测量结果:
三、结论
1、实验结果
当Rx≈20Ω 时
当Rx≈200Ω 时
当Rx≈2000Ω 时
2、分析讨论
(1)滑动变阻器滑片放于中间使得R1=R2,便于计算
(2)每次实验要记得将滑片按下去,否则验流计指针总会指在中间
(3)实验做完后,要断开验流计开关,否则验流计内专用电池失效很快!
(4)学会了自搭惠斯登电桥测量未知电阻
惠斯登电桥测电阻实验报告(20xx-04-27 12:41:27)转载标签: 杂谈
一、实验目的
(1)掌握惠斯登电桥测电阻的原理
(2)学会正确使用箱式电桥测电阻的方法
(3)了解电桥灵敏度的概念及提高灵敏度的几种方法
二、实验仪器和用具
滑线变阻器(1.9K)、电阻箱、检流计(AC15/4)、直流稳压电源、待测电阻,箱式电桥(QJ23、QJ24)、开关和导线。
三、实验原理
惠斯登电桥可用于精确测量中等阻值(几十欧至几十万欧)的电阻。
电路图如图1
KE、E、RE串联构成主干支路,R1、R2串联构成桥臂支路,R3、R4串联构成另一桥臂支路。在b、d间用检流计作为桥梁,桥中电流由检流计检测。
当 IG =0 ,则电桥达到平衡态
由分压原理可得
其中,R1称做(Rx)测量臂,R2、 R4称做比例臂,R3称做比较臂。
四、实验步骤:
一.用滑线式惠斯登电桥测量电阻Rx
①按照图1接好电路,并把滑动变阻器R0和电阻箱Rt的阻值调到最大。
②用万用电表粗测Rx的大小,或者由电阻标称值读出Rx,然后选取R3,使其接近Rx的数值。
③接通电源,将电键D由AC的中点向左边(或右边)稍稍移动,并快速按一下D键(一触即离),同时注意观察电流计指针的偏转方向。然后把D键由AC线中点稍向相反方向移动,若此时按下电键D,电流计指针偏转与上一次不同,说明电路正常,可以进行测量。
④把电键D大约放在AC线的中点,改变比较臂R3,使电流计指针基本不偏转,然后把限流电阻Rt,R0的阻值逐步调小到0。
⑤改变电键D的位置,使电桥达到平衡。在米尺上读出l1与l2,然后断开电源。(注意米尺可估读到0.01cm)
⑥改变电源极性,重复⑤。
⑦将Rx与R3的位置对调,重复⑤⑥。
⑧再略改变D点位置(基本保持在中点附近),也可略改变R3,重复⑤⑥⑦。测出4-6组数据。先分别算出Rx,再算平均值和不确定度和百分误差。
二.用QJ23型箱式惠斯登电桥测量三个数量级不同的电阻阻值
①用连接片将“外接”两个接线柱短接,调节灵敏电流计的零点调节旋钮,使电流计指针准确指零。
②接通电源,选择工作电压的大小(参见附录)。
③接待测电阻Rx,根据原则正确选择比率臂的位置,即:使比较臂电阻“ ”指示值始终不为0。
④先按下电源按钮B,然后轻而快地按下按钮G(一触即离),同时注意观察电流计指针的偏转方向,若指针向右偏转,则表示需要加大倍率或者R3,反之则表示需要减少倍率或者R3。这样反复调节,直到电流计准确指零。
⑤选择三个不同数量级的待测电阻,重复上述步骤进行测量(自己设计表格)。
⑥测量结束后,用连接片将“内接”两接线柱短接。
⑦用(5)式计算测量值,并估算仪器偏差(参见附录)表示结果。
⑧算与标称值的百分误差。
七、实验数据:
用滑线式惠斯登电桥测量电阻Rx
实验组
1
2
3
4
L1(cm)
20.50
25.00
38.80
50.00
75.00
L2(cm)
79.50
75.00
61.20
50.00
25.00
R3
5000
3643
20xx
1257
433
L1/L2
0.2579
0.3333
0.6340
1.000
3.000
Rx
1289.5
1214.2
1268.0
1257.0
1299.0
Rx=1265.5
用箱式惠斯登电桥测量三个数量级不同的电阻阻值
组别
1
3
Rx
1203*10^0
9258*10^-1
1623*10^1
八、实验分析与讨论:
(1)使用电桥时应该怎么保护电流计?
答:先用万用表粗测未知电阻阻值,调节电阻箱至相近阻值后进行试触,而且每次接触都是短时间的。防止灵敏电流计偏率过大。
(2)用惠斯登电桥测量电阻时,为什么要将R1,Rx的位置互换?
答:惠斯登电桥测电阻是利用测电阻比例关系得以实现的,所以可以对R1,Rx的位置互换,而互换再测能减少由于线路而产生的误差。
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