第二篇：惠斯登电桥测电阻,大学物理实验,实验报告模板

一．实验目的

a.      掌握惠斯登电桥测量电阻的原理和特点以及对电桥灵敏度的检测。

b.      学会正确使用箱式电桥和滑线式电桥测量电阻

c.       学习消除系统误差的一种方法——交换测量法

二．实验仪器

非平衡电桥，QJ—23型箱式惠斯登电桥，指针式检流计，电阻箱，待测热敏电阻，测温装置，加热水杯，导线等。

三．实验原理

1．惠斯登电桥的电路原理

测电阻的方法很多，其中最常用的是伏安法和电桥法两种。用伏安法测电阻时，除了因电压表、电流表准确度不高带来的误差外，还由于电表内阻和电路本身的影响，也不可避免地带来误差。1843年惠斯登设计了一种电桥电路，根本不用电压表、电流表，大大地提高了电阻的测量精度。

惠斯登电桥的原理性电路如图17-1所示，4个电阻R₁、R₂、R₃和R₄联成一个四边形abcd，每条边称为电桥的一个“桥臂”，在对角a和c之间接上工作电源E，在对角线bd上再接上检流计G。电桥的“桥”就是指bd这条对角线而言;它的作用是将桥两端的电位直接进行比较。电源接通后，bd两点的电位一般并不相同，因此检流计中有电流通过，指针必然偏转。测量时若适当调节桥臂电阻，可使桥上没有电流通过(I_g=0)，检流计指零，此时称为电桥平衡。

电桥平衡时，

                    ，， 

于是                      

将两式相除，得4个桥臂电阻的关系为

因此待测电阻R_x，可表示为

                          (17-1)

 (17-1)式称为电桥的平衡条件。式中，R₁ 、R₂称为比例臂电阻，其比值M称为倍率，R_S称为比较臂电阻。若M（或R₁ 、R₂）和R_S已知，待测电阻R_x就可由（17-1）式求出。

调节电桥平衡有两种方法：对滑线式电桥，是保持R_s不变，通过调节R₁/R₂的比值使电桥平衡；对箱式电桥，是保持R₁/R₂不变，通过调节R_s使电桥平衡。

用电桥法测电阻的突出优点是：

（1）用电桥法测电阻，只要检流计足够灵敏，且选用标准电阻作为桥臂；通过与标准电阻相比较，即可确定待测电阻是标准电阻的多少倍。由于制造高精度的电阻并不困难，所以电桥法测电阻可达到很高的准确度。

（2）电桥电路中，不用电压表、电流表，只用—只检流计作指零装置，并不要求提供读数，只要检流计灵敏度足够高。对准确度高低并无苛求。

2．电桥的灵敏度

电桥的平衡是由检流计是否指零来判断的。因此，测量的准确度与电桥的灵敏度有关。

电桥平衡后，调节比较臂电阻，使R_S变动ΔR_S，此时检流计指针如果偏离平衡位置

Δd格。则电桥灵敏度定义为：

                             （17-2）

可见，S在数值上等于R_S变化单位阻值时，检流计指针的偏转格数。检流计指针偏转越大，电桥越灵敏（S越大），对电桥平衡的判断就越准确，测量结果也就更准确。

S的定义式可改写为： 

                       （17-3）

式中，为检流计的电流灵敏度；为电桥电路灵敏度。可见，电桥灵敏度不仅与检流计有关，还与电路参数有关。适当加大电桥的工作电压，合理配置桥臂电阻，都能提高电桥的灵敏度。

本实验所用QJ23型惠斯登电桥，内部电路如图17-2（a）所示，面板布局如图17-2（b）所示。电桥的结构形式基本类同，只是将4个十进位电阻器串联成R_S；R_l、R₂也由8只特定阻值的标准电阻组成，通过调节a点位置使倍率M分成7档（×0.001、×0.01、×0.1、×1、×10、×100、×1000)。测量时，应根据被测电阻的阻值选取倍率，以保证R_S有4位读数。该电桥测量范围为1～9.999×10⁶ Ω，基本量限为10~9999Ω。在基本量限以内，用内部电源和检流计时，该电桥的准确度等级为0.2级。测量时仪器的允许误差为：

式中为电桥读数的满刻度值。该电桥还可以外接电源和检流计，以提高其灵敏度

四．实验内容与步骤

（1）按图安置好仪器。先用万用表粗测铜线圈的电阻值，然后用两根短导线将它连到电桥接线柱上。

（2）按电桥底板说明的《使用方法》调整好仪器。根据铜线圈电阻粗测值，选用适当的倍率，测出室温下铜线圈的电阻值。

（3）接通水浴锅电源，并顺时针旋转“温度调节”旋钮，使大小指示灯都亮，此时水浴锅电炉丝通电加热。当油温升高3～4℃时，再按反时针方向慢慢旋转“温度调节”旋钮，使小指示灯刚能熄灭。不断地轻轻搅动搅拌器，待油温基本稳定后，随即测出并记录R、t的对应值。然后再顺时针旋转温度调节旋钮．使电炉丝通电加热……大约每升高5℃左右测量一次，至少测7组R、t的对应值。

（4）测量完后，应将电桥面板上接线片“B”断开，并用接线片“G”将检流计两端短路。

五、数据记录：

1、惠斯登电桥测电阻和灵敏度

2、用非平衡电桥测量动态电阻

原始数据

1、惠斯登电桥测电阻和灵敏度

2、用非平衡电桥测量动态电阻