惠斯通电桥实验报告模板

南南昌昌 大大学学 物物理理 实实验验报报告告 课程名称 课程名称 大学物理实验大学物理实验 实验名称 实验名称 惠斯通电桥惠斯通电桥 学院 学院 专业班级 学生姓名 专业班级 学生姓名 学号 学号 实验地点 实验地点 基础实验大楼基础实验大楼 A210 座位号 座位号 实验时间 实验时间 第第 周星期周星期 一一 中午中午 13 00 开始开始 一 实验目的 一 实验目的 1 掌握电桥测电阻的原理和方法 2 了解减小测电阻误差的一般方法 二 实验原理 二 实验原理 1 用伏安法测电阻时 除了因使用的电流表和电压表准确度不高带来的误差外 还 存在线路本身带来的不可避免的误差外 还存在线路本身带来的不可避免的误差 在伏 安法线路上经过改进的电桥线路克服了这些缺点 它不用电流表和电压表 因而与电表 的准确度无关 而是将待测电阻和标准电阻相比较 以确定待测电阻是标准电阻的多 少倍 这种用比较法来精确测量电阻的方法 早在 1833 年就有人提出基本的电路网络 但一直未引起注意 直到 1843 年惠斯通才加以应用 为纪念他 就称之为惠斯通电桥 惠斯通电桥的电路如图 11 1 所示 四个电阻 和连成一个四边形 每一 R1R2R3Rx 条边称作电桥的一个臂 对角 和 上加上电源 对角 和 之间连接检流计 所谓桥 ACEBDG 就是指这条对角线 它的作用就是将桥的两个端点的的电势直接进行比较 当 两 BDBD 点电势相等时 检流计中无电流通过 电桥达到了平衡 这时有 R1 R2 Rx R3 即 11 1 Rx R1 R2R3 若 均已知 或 和均已知 则可由上式求出 R1R2R3 R1 R2 R3Rx 电桥电路可以这样理解 电源 是一个分压电路 上电压为 又 和 E R1RxRx Rx R1 R x E E R2R3 也是一个分压电路 上电压等于 现在用检流计来比较和的电压 根据电流方向 可以发现哪一个电 R3 R3 R2 R 3 E RxR3 压大些 当检流计指零时 说明两电压相等 也就得出式 11 1 2 电压灵敏度 式 11 1 是在电桥平衡的条件下推导出来的 而电桥是否平衡 实验中是以检流计示数为零来判断的 检流计 的灵敏度总是有限度的 假设电桥在时调到了平衡 则有 若把稍微变化一点 电桥就应失去平 R1 R2 1 Rx R3R3 R 3 衡 就有电流流过检流计 如果小到不能被检流计察觉出来 那么我们就会认为电桥还是平衡的 因而得出 IgIg 这就是由于检流计灵敏度不够而带来的测量误差 对此我们引入电桥灵敏度 的概念 它定义为 Rx R3 R 3S 11 2 S n R R 式中是电桥平衡后的微小变化量 实际上是不能变的 改变的是标准电阻 而是电桥偏离平衡而引起的 R x RxRx n 检流计变化量 它越大说明就越灵敏 带来的误差就越小 电桥平衡的调节方法 从式 11 1 可以看出 调节电桥平衡有两种方法 一种是固定值 改变电阻和的比例 使电桥平衡 这 R3R1R2 种情况可能使和的值相差甚远 因而对电阻的精度要求特别高 比值的相对误差较大 另一种方法是固定为 R1R2 R1 R2 某一比值 调节 使电桥平衡 在实际测量中 常采用后一种方法来调节电桥平衡 R3 三 实验仪器 三 实验仪器 箱式惠斯通电桥 单臂电桥使用方法 两端电阻测量法 测量 100 以上中值电阻时应采用单臂电桥工作方式 1 单臂电桥工作方式简化图 图 11 2 为 DHQJ 5 单臂电桥工作方式时的简化图 2 测量操作步骤 a 标准电阻选择开关选择 单桥 挡 RN b 工作方式选择 单桥 挡 c 电源选择开关建议按表 11 1 有效量程选择工作电源电压 d G 开关选择 G 内接 e 根据的估计值 按表 11 1 选择量程倍率 设置好 值和值 将未知电阻接入接线端子 注意 RxR1R2R3RxRx 段上方短接片应接好 Rx f 打开仪器市电开关 面板指示灯亮 g 建议选择毫伏表作为仪器检流计 释放 接入 键 量程置 2mV 挡 调节 调零 电位器 将数显表 调零 调零后将量程转入 200mV 量程 按下 接入 键 也可选择微安表作检流计 h 调节各盘电阻 粗平衡后 可以选择 20mV 或 2mV 挡 细调 使电桥平衡 R3R3 i 按下式计算被测电阻值 Rx R1 R2 R 3 量程倍率有效量程 R1 R2 工作电压 10 3 1 11 11110 000103V 10 2 10 111 1110 000100 10 1 100 1111 110 0001 000 6V 11K 11 111 1 0001 000 1010K 111 11 1 00010 000 9V 102100 1111 1 10010 00012V 1031 11 111 1010 000 3 惠斯通电桥 单臂电桥 技术参量表 DHQJ 5 电路原理图见图 11 3 四 实验内容和步骤 四 实验内容和步骤 箱式电桥测电阻 1 将箱式电箱打开平放 调节检流计指零 2 根据待测电阻 标称值 的大小和值取满四位有效数字的原则 确定比例臂的取值 例如 为数千欧的 R3Rx 电阻 为保证四位有效数字 取 0 1 Kr 3 调节的值与的估计值相同 按下和细调电桥平衡 根据式 11 1 可得 R3RxB0G0 Rx KrR3 4 用上述方法测量另一待测电阻 一并记入自拟表 5 测量完毕后 先松开 然后松开 使仪器恢复到实验前状态 G0G1B0 五 实验数据与处理 五 实验数据与处理 75K3K R1 511011 R2 12503005 200mV20mV2mV200mV20mV2mV R3 29602062 12962 29237 99239 19223 7 R 120 768120 8537120 85783107 993108 3943103 212 R 120 82653106 532 R R 120 8265 0 050686 3106 532 3 131297 R R 0 0004190 001008 20051 R1 1010103 R2 50542020 200mV20mV2mV200mV20mV2mV R3 1015 21014 71014 81013 31014 31012 3 R 202 8796