實(shí)驗(yàn)報(bào)告---惠斯通測(cè)量電阻[1]

參考實(shí)驗(yàn)報(bào)告惠斯通電橋測(cè)電阻

成都信息工程學(xué)院

物理實(shí)驗(yàn)報(bào)告

姓名：專業(yè)：班級(jí)：學(xué)號(hào)：實(shí)驗(yàn)日期：201*-09-03實(shí)驗(yàn)教室：5205指導(dǎo)教師：一、實(shí)驗(yàn)名稱：惠斯通電橋測(cè)電阻二、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?/p>

（1）掌握惠斯通電橋測(cè)電阻的原理。

（2）學(xué)習(xí)電路連接和排除簡(jiǎn)單故障的技能。（3）學(xué)習(xí)一種消除系統(tǒng)誤差的方法。（4）學(xué)會(huì)正確使用箱式電橋。

三、儀器用具：

電阻箱儀器編號(hào)：201*1203116指針式檢流計(jì)儀器編號(hào)：201*0808789箱式電橋儀器編號(hào)：19980901112電源儀器編號(hào)：19861210557滑線變阻器

導(dǎo)線，開(kāi)關(guān)，待測(cè)電阻等。

四、實(shí)驗(yàn)原理：

（一）電橋測(cè)量原理

用待測(cè)電阻與標(biāo)準(zhǔn)電阻進(jìn)行比較的方法測(cè)出待測(cè)電阻的值，即比較法測(cè)電阻。

如圖（1）是惠斯通電橋原理圖。由可調(diào)標(biāo)準(zhǔn)電阻R1、R2、R0和待測(cè)電阻Rx組成一個(gè)四邊形ABCD。其中R1、R2為比例臂，R0為比較臂，Rx為待測(cè)臂。對(duì)角線AC上連接電源E；另一對(duì)角

參考實(shí)驗(yàn)報(bào)告惠斯通電橋測(cè)電阻

線BD兩端通過(guò)一只檢流計(jì)G連通。電橋的“橋”就是指的這條對(duì)角線。在自組電橋時(shí)，為保護(hù)檢流計(jì)G，通常在橋路的開(kāi)關(guān)旁并聯(lián)一只電阻。

電橋接通后，一般在橋路上應(yīng)有電流流過(guò)，檢流計(jì)的指針會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)。如果適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)R1、R2和R0，使D、B兩端電勢(shì)相等，則檢流計(jì)上無(wú)電流流過(guò)，指針應(yīng)指在零位，這時(shí)電橋達(dá)到平衡。

UABUAD　�。弧�IX＝I0

IXRXAI1R1BGIgIbRbI2R2EDUBCUDC　��；　I1＝I2

I1R1＝IXRX

ICI2R2＝I0R0

R1R2RXR0；RX＝R1R2R0

圖（1）RX＝R1R2R0kR0（1）

式中，kR1R2為比例臂的倍率。只要提高R1、R2和R0的準(zhǔn)確度，就可以提高待測(cè)電阻

Rx的測(cè)量準(zhǔn)確度。

（二）電橋靈敏度

公式（1）是在電橋平衡時(shí)，檢流計(jì)G中無(wú)電流的條件下推出的，實(shí)驗(yàn)中要通過(guò)觀察檢流計(jì)有無(wú)偏轉(zhuǎn)來(lái)判斷電橋是否平衡。將某一橋臂電阻（如R0）改變一微小量△R0即可引起電檢流計(jì)偏轉(zhuǎn)△n格，電橋靈敏度S定義為：

Sn（2）R0R0參考實(shí)驗(yàn)報(bào)告惠斯通電橋測(cè)電阻

SnIgIgR0R0S1S2（3）

式（3）中S1為檢流計(jì)的靈敏度，S2為線路的靈敏度。S1與檢流計(jì)本身有關(guān)。S2與電源電壓成正比，與線路的安排有關(guān)。

顯然，電橋靈敏度S越大，則電阻相對(duì)變化相同時(shí)，偏轉(zhuǎn)的格數(shù)△n越大，對(duì)電橋平衡的判斷越容易。這也意味著測(cè)量的結(jié)果越準(zhǔn)確。

根據(jù)分析，提高電橋靈敏度的途徑主要是：在不超過(guò)橋電阻額定功率的情況下，可適當(dāng)提高電源電壓E。

（三）交換法消除系統(tǒng)誤差

當(dāng)電橋靈敏度較高時(shí)，待測(cè)電阻Rx的準(zhǔn)確度取決于R1、R2和R0的準(zhǔn)確度。若保持R1和R2的值不變，變換R0和Rx的位置進(jìn)行測(cè)量得到

Rx＝R2R1（4）R0（5）與（1）聯(lián)合求得Rx＝R0R0從式（5）可知，Rx只與比較臂R0有關(guān)，所以可以用交換法消除由于R1和R2數(shù)值不準(zhǔn)而帶來(lái)的系統(tǒng)誤差。

（四）箱式惠斯通電橋簡(jiǎn)介

箱式惠斯通電橋是按惠斯通電橋的原理，將電橋各組件裝在一個(gè)箱子中，為便于攜帶而設(shè)計(jì)制成的。一般的箱式惠斯通電橋面板上都有比較臂讀數(shù)盤（R0讀數(shù)盤）；待測(cè)電阻Rx接線柱；比例臂讀數(shù)盤（讀數(shù)N＝R1/R2）；檢流計(jì)；外接檢流計(jì)接線柱；檢流計(jì)開(kāi)關(guān)；電流開(kāi)關(guān)和外接電源接線柱等。被測(cè)電阻RxNR0(6)

五、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：

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（一）自組電橋測(cè)電阻

（1）把滑線變阻器分成R1、R2，因?yàn)镽1、R2的大小最終不會(huì)影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果，所以不必十分精確，但根據(jù)經(jīng)驗(yàn)平分為最好。按圖（1）連接線路。

（2）電源電壓≤15V,為保護(hù)檢流計(jì)把R0調(diào)到RX≈1000Ω這時(shí)檢流計(jì)的指針有所偏轉(zhuǎn)。（3）細(xì)調(diào)R0，使檢流計(jì)○G的指針指到零，記下R0的讀數(shù)。

，同理調(diào)R0，使檢流計(jì)○（4）交換R0與Rx的位置，此時(shí)的R0變?yōu)镽0G的指針指到零，記的讀數(shù)。下R0分別測(cè)量六次。以上R0與R0（二）箱式電橋測(cè)量步驟如下

（1）將檢流計(jì)G打向“內(nèi)接”，調(diào)節(jié)調(diào)零旋鈕，使檢流計(jì)指針指零。（2）將電源“B”打向內(nèi)接。（3）將待測(cè)電阻接到RX的接線柱上。

（4）使比例臂的讀數(shù)乘上四個(gè)比較臂的讀數(shù)值等于待測(cè)電阻的粗值（比例臂的選擇要保證R0有四位有效數(shù)字）。

把所得讀數(shù)代入RxNR0中計(jì)算出Rx。（三）測(cè)電橋靈敏度

電橋靈敏度的測(cè)量是在電橋平衡時(shí)改變R0為R0R0，讀出指針偏轉(zhuǎn)的格數(shù)n。測(cè)出測(cè)量Rx時(shí)箱式電橋的電橋靈敏度。測(cè)量5次。

六、注意事項(xiàng)：

檢流計(jì)十分靈敏，不允許通過(guò)較大電流，因此接通檢流計(jì)前，R0一定要先調(diào)到粗測(cè)值。

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七、數(shù)據(jù)記錄：

R0()R0′()R01901()R01′()1201R02()R03()R0()

898908902.3R02′()R03′()R0′()119811951198二、箱式電橋測(cè)電阻電橋等級(jí)f=0.1比率NR0(Ω)RX(Ω)0.1103101031△RX=RXf5%八、數(shù)據(jù)處理

自組電橋測(cè)電阻：

RxR0R0902.311981039.67

△RX(Ω)1

R0(901902.3)(898902.3)(908902.3)22229.46

R0(1201*198)(11981198)(11951198)22223

ERX12(R0R0)2R0R0)212(9.46902.3)(231198)0.005352

參考實(shí)驗(yàn)報(bào)告惠斯通電橋測(cè)電阻

RRxER1039.670.005355.56

XX

九、實(shí)驗(yàn)結(jié)果

1、自組電橋測(cè)電阻結(jié)果

Rx(RxR)(10406)XE0.5400Rx

2、箱式電橋測(cè)電阻的結(jié)果

Rx(10311)

十、問(wèn)題討論

電橋測(cè)電阻時(shí)，若比率臂的選擇不好，對(duì)測(cè)量結(jié)果有何影響？

答：比率臂的選擇不好會(huì)減小R0的有效數(shù)字及電橋的靈敏度，影響測(cè)量

的精度。

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物理實(shí)驗(yàn)報(bào)告

姓名：專業(yè)：班級(jí)：學(xué)號(hào)：實(shí)驗(yàn)日期：201*-09-03實(shí)驗(yàn)教室：5205指導(dǎo)教師：

一、實(shí)驗(yàn)名稱：惠斯通電橋測(cè)電阻二、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?/p>

（1）掌握惠斯通電橋測(cè)電阻的原理。

（2）學(xué)習(xí)電路連接和排除簡(jiǎn)單故障的技能。（3）學(xué)習(xí)一種消除系統(tǒng)誤差的方法。（4）學(xué)會(huì)正確使用箱式電橋。

三、儀器用具：

電阻箱儀器編號(hào)：201*1203116指針式檢流計(jì)儀器編號(hào)：201*0808789箱式電橋儀器編號(hào)：19980901112電源儀器編號(hào)：19861210557滑線變阻器

導(dǎo)線，開(kāi)關(guān)，待測(cè)電阻等。

四、實(shí)驗(yàn)原理：

（一）電橋測(cè)量原理

用待測(cè)電阻與標(biāo)準(zhǔn)電阻進(jìn)行比較的方法測(cè)出待測(cè)電阻的值，即比較法測(cè)電阻。

如圖（1）是惠斯通電橋原理圖。由可調(diào)標(biāo)準(zhǔn)電阻R1、R2、R0和待測(cè)電阻Rx組成一個(gè)四邊形ABCD。其中R1、R2為比例臂，R0為比較臂，Rx為待測(cè)臂。對(duì)角線AC上連接電源E；另一對(duì)角線BD兩端通過(guò)一只檢流計(jì)G連通。電橋的“橋”就是指的這條對(duì)角線。在自組電橋時(shí)，為保護(hù)檢流計(jì)G，通常在橋路的開(kāi)關(guān)旁并聯(lián)一只電阻。電橋接通后，一般在橋路上應(yīng)有電流流IXIbB過(guò)，檢流計(jì)的指針會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)。如果適

當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)R1、R2和R0，使D、B兩端電勢(shì)RbRXIAGgD相等，則檢流計(jì)上無(wú)電流流過(guò)，指針應(yīng)

I2I1指在零位，這時(shí)電橋達(dá)到平衡。

IR1CER2-1-

圖（1）參考實(shí)驗(yàn)報(bào)告惠斯通電橋測(cè)電阻

UABUAD　��；　IX＝I0UBCUDC　�。弧�I1＝I2I1R1＝IXRX

I2R2＝I0R0

R1RXR；RX＝1R0R2R0R2RX＝R1R0kR0（1）R2式中，kR1R2為比例臂的倍率。只要提高R1、R2和R0的準(zhǔn)確度，就可以提高待測(cè)電阻Rx的測(cè)量準(zhǔn)確度。（二）電橋靈敏度

公式（1）是在電橋平衡時(shí)，檢流計(jì)G中無(wú)電流的條件下推出的，實(shí)驗(yàn)中要通過(guò)觀察檢流計(jì)有無(wú)偏轉(zhuǎn)來(lái)判斷電橋是否平衡。將某一橋臂電阻（如R0）改變一微小量△R0即可引起電檢流計(jì)偏轉(zhuǎn)△n格，電橋靈敏度S定義為：

Sn（2）R0R0nIgS1S2（3）RIg0R0S式（3）中S1為檢流計(jì)的靈敏度，S2為線路的靈敏度。S1與檢流計(jì)本身有關(guān)。S2與電源電壓成正比，與線路的安排有關(guān)。

顯然，電橋靈敏度S越大，則電阻相對(duì)變化相同時(shí)，偏轉(zhuǎn)的格數(shù)△n越大，對(duì)電橋平衡的判斷越容易。這也意味著測(cè)量的結(jié)果越準(zhǔn)確。

根據(jù)分析，提高電橋靈敏度的途徑主要是：在不超過(guò)橋電阻額定功率的情況下，可適當(dāng)提高電源電壓E。

（三）交換法消除系統(tǒng)誤差

當(dāng)電橋靈敏度較高時(shí)，待測(cè)電阻Rx的準(zhǔn)確度取決于R1、R2和R0的準(zhǔn)確度。

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若保持R1和R2的值不變，變換R0和Rx的位置進(jìn)行測(cè)量得到

Rx＝R2（4）R0R1（5）與（1）聯(lián)合求得Rx＝R0R0從式（5）可知，Rx只與比較臂R0有關(guān)，所以可以用交換法消除由于R1和R2數(shù)值不準(zhǔn)而帶來(lái)的系統(tǒng)誤差。

（四）箱式惠斯通電橋簡(jiǎn)介

箱式惠斯通電橋是按惠斯通電橋的原理，將電橋各組件裝在一個(gè)箱子中，為便于攜帶而設(shè)計(jì)制成的。一般的箱式惠斯通電橋面板上都有比較臂讀數(shù)盤（R0讀數(shù)盤）；待測(cè)電阻Rx接線柱；比例臂讀數(shù)盤（讀數(shù)N＝R1/R2）；檢流計(jì)；外接檢流計(jì)接線柱；檢流計(jì)開(kāi)關(guān)；電流開(kāi)關(guān)和外接電源接線柱等。被測(cè)電阻RxNR0(6)

五、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：

（一）自組電橋測(cè)電阻

（1）把滑線變阻器分成R1、R2，因?yàn)镽1、R2的大小最終不會(huì)影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果，所以不必十分精確，但根據(jù)經(jīng)驗(yàn)平分為最好。按圖（1）連接線路。

（2）電源電壓≤15V,為保護(hù)檢流計(jì)把R0調(diào)到RX≈1000Ω這時(shí)檢流計(jì)的指針有所偏轉(zhuǎn)。（3）細(xì)調(diào)R0，使檢流計(jì)○G的指針指到零，記下R0的讀數(shù)。

，同理調(diào)R0，使檢流計(jì)○（4）交換R0與Rx的位置，此時(shí)的R0變?yōu)镽0G的指針指到零，記下R0的讀數(shù)。

分別測(cè)量六次。以上R0與R0（二）箱式電橋測(cè)量步驟如下

（1）將檢流計(jì)G打向“內(nèi)接”，調(diào)節(jié)調(diào)零旋鈕，使檢流計(jì)指針指零。（2）將電源“B”打向內(nèi)接。

（3）將待測(cè)電阻接到RX的接線柱上。

（4）使比例臂的讀數(shù)乘上四個(gè)比較臂的讀數(shù)值等于待測(cè)電阻的粗值（比例臂的選擇要保證R0有四位有效數(shù)字）。把所得讀數(shù)代入RxNR0中計(jì)算出Rx。

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（三）測(cè)電橋靈敏度

電橋靈敏度的測(cè)量是在電橋平衡時(shí)改變R0為R0R0，讀出指針偏轉(zhuǎn)的格數(shù)n。測(cè)出測(cè)量Rx時(shí)箱式電橋的電橋靈敏度。測(cè)量5次。

六、注意事項(xiàng)：

檢流計(jì)十分靈敏，不允許通過(guò)較大電流，因此接通檢流計(jì)前，R0一定要先調(diào)到粗測(cè)值。

七、數(shù)據(jù)記錄：R0()R0′()R01()901R01′()1201R02()R03()R0()898908902.3R02′()1198R03′()1195R0′()1198

二、箱式電橋測(cè)電阻電橋等級(jí)f=0.1比率NR0(Ω)RX(Ω)0.1103101031RX=RXf5%八、數(shù)據(jù)處理自組電橋測(cè)電阻：

△RX(Ω)1902.311981039RxR0R0.67

R0(901902.3)2(898902.3)2(908902.3)29.46

2參考實(shí)驗(yàn)報(bào)告惠斯通電橋測(cè)電阻

R0(1201*198)2(11981198)2(11951198)23

21R02R0219.46232())()()0.00535

2R0R02902.31198

ERX

RRxER1039.670.005355.56

XX

九、實(shí)驗(yàn)結(jié)果

自組電橋測(cè)電阻結(jié)果

Rx(RxRX)(10406)0E0.540Rx箱式電橋測(cè)電阻的結(jié)果

Rx(10311)

十、問(wèn)題討論

電橋測(cè)電阻時(shí)，若比率臂的選擇不好，對(duì)測(cè)量結(jié)果有何影響？

答：比率臂的選擇不好會(huì)減小R0的有效數(shù)字及電橋的靈敏度，影響測(cè)量的精度。

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