高峰单双臂电桥测量电阻

惠斯登电桥测量电阻,辽宁科技大学理学院物理与计算科学实验中心高峰,目录,引言实验目的实验原理实验仪器与设备实验任务实验的步骤实验的数据记录实验数据的处理实验的思考与讨论实验的拓展,引言,1.电桥是利用比较法进行电磁测量的一种电路连接方式.2.电桥有直流电桥和交流电桥之分.3.直流电桥按使用：又分为平衡电桥和非平衡电桥4.几类电桥可以测量很多电学量，如电阻、电容、电感等，而且配合不同的传感器件，可以测量很多的非电学量，如温度、压力等。5.直流电桥主要用于电阻测量，有单臂电桥和双臂电桥两种。单臂电桥主要测量中值电阻；双臂电桥用来测量低值电阻6.单臂电桥又叫惠斯登电桥。,各种电桥图片,实验目的,1.掌握惠斯登电桥的基本原理，了解桥式电路的特点。2.通过用惠斯登电桥测电阻，掌握电桥的使用方法，了解电桥灵敏度概念。3.学习对测量电路系统误差的简单估算。4.进一步学习和练习科学规范撰写实验报告。,实验原理,1.电阻的测量方法1.1伏安法测电阻：R=U/I。1.2测量受到电表内阻和电表等级的限制，不容易准确。1.电桥法则克服了这些缺点，它不使用电表读数，而是将待测电阻直接与标准电阻（电阻量具）进行比较，故可达到很高的精确度。,图1.伏安法测电阻,图2.电桥法测量电阻,2.惠斯登电桥测量阻2.1测量电路.RX与已知电阻R1、R2、Rs连成电桥的四个臂。.对角线AC接电源，称为电桥的电源对角线；R.对角线BD接检流计，称为电桥的检测对角线，也称为“桥路”；R是保护电阻。.检流计检测B、D两点间的电位差。,2.2电阻测量.当B、D两点间电势不等时，有电流通过检流计，电桥不平衡。.调节Rs，使检流计中电流为零(Ig=0)，此时B、D两点间电势相等，电桥达到平衡.于是有:,I1,I2,3.惠斯登电桥的灵敏度实验中，电桥是否平衡是依据检流计有无偏转来判定的，但检流计的灵敏度总是有限的。如取C=1。假设电桥已被调到完全平衡，故然有Rx=Rs。如果此时令Rs稍作变化，将Rs变成Rs+RS，电桥就应失去平衡，从而应有一个微小的电流流过检流计，如果它小到不能使检流计发生可以觉察的偏转，我们会认为电桥仍然是平衡的，因而得出的结论，就是电桥灵敏度不够而引起的的测量误差。电桥灵敏度定义为：,或者表示为：,s的大小同E、si成正比；同桥臂的匹配有关。4.测量的误差分析4.1.电桥仪器的极限误差:.R=a(仪器等级）%（R步、/10)+R示.uR=R/(B类不确定度）.ER=uR/R示a(仪器等级）/%,1.实际线路仪器版面R1、R2-比例臂电阻。S1、S2-比例臂选择开关。R内、R外-测量臂内臂外臂电阻100、10、1、0.1、0.01测量盘转换开关。R3检流计保护电阻。G检流计，配接AZ19型检流计，最小电压常数为0.5uV/格，最小电流常数为0.510-10A/格。K1检流计“粗”接通开关。K2检流计“细”接通开关。K3检流计“短路”开关。K4单桥电源与双桥电源转换开关。开关拨向“单桥”，,实验仪器与设备,选择单桥电源；开关拨向“双桥”，9和10端子方有双桥电源输出，开关处于“断”位置时，关断了机内单桥电源和双桥输出电源。1、2端双桥标准接线端。3、4端双桥未知电阻接线端。5、6端单桥未知电阻接线端。7、8端检流计接线端。9、10端双桥电源输出接线端。11端静电屏蔽端。,2.仪器介绍.QJ19A型单双臂两用直流电桥,.检流计（AZ19直流)先机械调零.将检流计接入电路中.打开电源预热一会.置于”调零”.使用将指针调到零点.选择合适的量程.实验结束将置于表头保护.关闭电源.,实验任务,1.用惠斯登电桥测量2个中值电阻阻值（510；5.1/k).2.测量电桥的灵敏度.3.计算测量的不确定度,并对结果进行规范报道.4.课后思考所留的题目.,1.接线与测量电阻RX.1、2端子需用短路片短路.5、6端子接待测电阻RX.(测量两个中值电阻).7、8端子接检流计。,实验步骤,.根据RX估计值(或用万用表粗测值)，按下表建议选择设置R1和R2值(按所有的键盘都能用上增加位数).K4拨向“单桥”。.按下K1（粗）按钮开关，调节十进测量盘，使检流计指零，再按下K2（细）按钮开关，再次调节十进测量盘，使检流计准确指零，电桥平衡。按下式计算被测电阻值。,2.电桥灵敏度的测量.将电桥调试平衡。.调节Rs使其变动RS,若检流计指针离开平衡位置向左偏离n左格；再使检流计指针离开平衡位置向右偏离n右格，求其平均值。.用下式计算电桥的灵敏度：,实验的数据记录,实验的数据处理(RX2的数据处理相同）,实验注意,为了保证测量精度和保护检流计，使用检流计按钮时要采用“跃接法”。跃接法是指：实验过程中，需接通检流计时，按下“电计”按钮，观察检流计指针的偏转。如果指针偏转很大（例如超过了表头刻度两端的刻度线），应立即松开按钮断开检流计。待调整电路阻值后，再按下按钮观察检流计指针偏转，只有当指针偏转较小之后才能旋转按钮锁死进行下一步的调整，直到指针指向零。,实验的思考与讨论,1电桥法测量电阻的原理和方法是什么？如何判断电桥平衡？2在用直流电桥测电阻时，若比例臂选择不当，对结果有没有影响？电桥