单臂电桥测量中值电阻标准报告.doc

单臂电桥测量中值电阻实验目的1 掌握单臂电桥测量电阻的原理和方法，熟悉滑线变阻器的使用。2 学会用交换法减少自搭电桥的测量误差3 理解检流计和电桥灵敏度的概念。实验原理单臂电桥测电阻原理图1、单臂电桥的测量原理如图如果B、D 两点的电位相等，接上检流计后，指针指零，电桥达到平衡状态，知：R1R2RxR0所以RxR1 R0R2P R0 （1）当P 选定后，Rx的测量精度由R0决定。R0的有效数字越多，测量结果就越准确。所以P的选取应以尽量使R0读出最多位数为原则。2、交换法修正电桥的误差由（1）式知： （2）利用交换法测量修正误差，将比较臂R0与被测臂Rx互换位置，重新调节R0至R0，使电桥平衡，则： （3）将（1） 式与（2） 式相比较，得： （4）此时，根据仪器相对不确定度的传递，有： （5）于是电阻的不确定度只取决于标准电阻R03、电桥的灵敏度电桥平衡后，若比较臂R改变R，则电桥失去平衡，有电流Ig流经检流计。但Ig如果小到使检流计反映不出来，那么实验者仍认为电桥处于平衡，因此说R就是检流计由于灵敏度不够所带来的不确定度。所以，电桥灵敏度定义为： （格） （6）式中是对应于电桥平衡后待测电阻相对改变量所引起的检流计的偏转格数实验仪器5V直流稳压电源（附开关）、滑线变阻器、电阻箱、AC5型直流指针式检流计、待测电阻板、QJ23(或QJ23a)型直流单臂电桥、导线操作要点1. 用自搭电桥测电阻Rx2 ( 约120)(1) 连接线路，取R1R2=11左右，用交换法测量Rx2 。(2) 测电桥的灵敏度：交换后，读出电桥平衡的比较臂阻值后, 再将比较臂电阻R0改变R，使检流计偏转d = 5小格，记录R值，依据式（6）计算电桥灵敏度。2. 用箱式电桥测量电阻板上的三个电阻Rx1、Rx2、Rx3 。对照实物及仪器底面的电路图使用仪器，利用内部电源和检流计，将面板上该连接的地方接好；根据所给电阻Rx1、Rx2、Rx3的近似值分别选取适当的比率P，使每个电阻的测量值均有四位有效数字；最后参照仪器说明记录不同比例臂时电桥对应的准确度等级。数据处理表一：自搭电桥数据电阻2121.8122.0121.90.20.20.2所以：结果表达式：相对不确定度表二：灵敏度测量电阻灵敏度2122.06.0格0.42103格表三：箱式电桥测电阻电阻比率示数测量值结果表达式1150155015100.2%=5.0150.01020.11220122.00.30.2%=122.00.330.01169516.950.050.25%=16.950.05表中按公式算出按算出误差分析及讨论1 误差分析：电桥的灵敏度；电阻箱及检流计的仪器误差；各导线的电阻及接触电阻；电阻箱通电会发热，其指示值与实际值不相等。2 如何提高自搭电桥的灵敏度：适当提高电源电压；选择灵敏度高、内阻低的检流计；适当减小桥臂电阻RxR1R2R0的值，且使2R1RxR0R2的值最小；尽可能减小“桥”上除检流计外的电阻，使桥上的电压尽可能降在检流计上。预习思考题1 AC5型直流指针式检流计面板上的红、白锁钮、电计钮、短路钮各起什么作用？使用检流计应注意哪些问题？答：锁钮转向“红”点，表示内装的托架把线圈托住，指针不能自由摆动。在不使用检流计应将其调至此状态，避免搬动或受冲击时震断悬挂线圈的金属丝。锁钮转向“白”点，表示指针能自由摆动，可以进入使用状态。按下“电计”钮，表示接通检流计。按下“短路”钮时，与线圈并联的一金属线将线圈短路，表头的线圈上不会有电流流过，此时指针稳定在按下“短路”钮瞬间的位置。因此，为使指针迅速回到零位，可在指针摆动到零位时，立即按下“短路”钮，便可达到目的。2 用自搭式电桥测电阻时，10k变阻器起什么作用？应如何操作？答：保护检流计的作用。开始实验时，应将其滑至接入电阻最大的位置，设定比率臂P，根据待测电阻，估算比较臂的大小并调至理论位置，接通电源，按下检流计“电计”钮，根据指针偏转方向进而调节比较臂的大小。3 用箱式电桥测电阻时，比率臂P的选择应遵循什么原则？答：测量尽可能多的位数为原则，本实验用的箱式电桥比较臂有四位，故要测量四位有效数字。课后思考题1 当电桥达到平衡，若互换电源与检流计的位置，电桥是否仍保持平衡？试证明。答：仍平衡。因交换前有R1R2RxR0成立，互换电源和检流计后，该式仍成立，各电阻分得的电压仍然成比例，流过检流计的电流仍为零。2 为什么交换法能减小本实验的测量误差？答：平衡时有公式RxR1 R0R2成立，Rx的测量精度由R1、R2和R0决定；交换（只是改变Rx和R0的位置，R1和R2的接触电阻等不会改变）并达到平衡后，有RxR2 R0R1，由上两式可得Rx（R0 R0）1/2。显然R1和R2的影响在交换前后抵消，只取决于精密电阻箱的误差。