实验名称惠斯登电桥测电阻

1、实验名称 惠斯登电桥测电阻（所属实验室：大学物理实验中心 217分室）、实验基本介绍电桥就是一种比较式仪器，就是很重要得电磁学基本测量仪器之一。电桥按其结构特点可 分为交流电桥与直流电桥，也可分为单臂电桥与双臂电桥；按工作状态可分为平衡电桥与非平，主要用于低电阻得测量。衡电桥。惠斯登电桥称为单臂电桥，就是最常用得直流电桥调零旋钮倍率选择万用表、如8.902 0.实验仪器:QJ23型直流电阻电桥,万用电表,电阻若干只。【QJ23型箱式准确度高与使各原理图口匕例系数K）,便有于、实验仪器介绍R2如图2所示。Ri、R2为比例臂，Rs为比较臂, 比实验中Rx得误差主要取决于Rs,而不就是R1/R2得比

2、值。从图2可知,比较臂Rs由四只可 变得标准电阻相互串联，其总阻值可达9999。所以该电桥可测量19999000范围内得电阻，基 本量程为10099990。图3为QJ23型箱式电桥面板示意图。面板中下部有四个标有“”、“”、“”与“”得旋钮, 就是用来调节比较臂Rs得调节范围为09999。使用与读取方法同电阻箱。图2图3面板右下角得“Rx”接线柱就是用来联接被测电 阻得；左侧上方得“ +E-”用于联接外部电源；“内、G、 外”为检流计选择端钮，当“G”与“内”用短路片联 接时,则在“ G”与“外”之间需外接检流计；在“ G” 与“外”短路时，则箱式电桥内附得检流计接入了电路。 面板右上角为倍率

3、“ K”选择开关。面板左下角得“ B”“G”按钮,从图2可以瞧出,前者用于接通电源，后者用于接通检流计支路。在使用时，“B”、“G”两个电健要同时使用,但需先按下“ B” ,再按下“ G” ；断开时则先松开“ G” ，再松开“ B” ，以保护检流计。所以使用箱式电桥时，先将倍率K(Ri/R2)确定，然后调节Rs使电桥平衡，由公式(3)便可计算 出测量结果。三、实验内容预习3、1实验目得1、理解直流电桥得构成与工作原理；2、掌握万用电表得使用与电桥得调节方法；3、用直流电桥测定电阻得阻值。3、2实验原理3、2、1惠斯登电桥测量电阻得原理惠斯登电桥得原理如图4所示。图中Ri、R2、Rs就是已知其阻

4、值得标准电阻，它们与待 测电阻Rx构成一个四边形，每一边都称为电桥得臂。Ri、R2称为比例臂,Rs称为比较臂，Rx称为 待测臂。在A、B两端接直流电源E;在C、D两点间接检流计G结构像桥一样，故称为电桥。 当C、D两点间得电势不相等时，有电流通过检流计G,电桥不平衡。调节Rs,使检流计中电流为 零(lg= 0),此时C、D两点间电势相等，电桥达到平衡，于就是有：Il Rx = |2 Rs(1)I1 R1=|2 R2图)4(3)式中K= R1/R2称为比例系数。由公式(11-3)知,当电桥平衡时，两相对桥臂电阻得乘积相等。 显然,Rx可由标准电阻R1、R2与Rs求得，与电源得电压无关。所以，电桥

5、测电阻实质上就是比 较测量法。由于标准电阻有很高得精确度，因而用电桥测电阻也有很高得精确度。3.2.2电桥灵敏度在实验中，我们就是通过检流计得指针就是否偏转来判断电桥平衡得；所以测量结果得准确程度与检流计得灵敏度有关。当电桥平衡时，如果比较臂Rs有一增量Rs,电桥得平衡被破坏，使检流计指针偏移n格, 则电桥得灵敏度S定义为：(4)可以证明，对同型号检流计与电阻组好得电桥，改变其它任一臂，电桥得灵敏度都一样，即灵 敏度就是唯一确定得。所以公式(11-4)可改写为:若检流计在0、2分格以下得偏转变化不可察觉,则当n=0、2分格时,所对应得Rx值可 能产生得最大误差为 Rx。3、3实验内容与步骤(1

6、) 先用万能电表电阻档粗测电阻得阻值。对指针式电表，合适得档位能使指针有较大得偏转；对数字式电表，若首位读数就是1,则 应有4位有效数字，若首位就是其它数字，则应有3位有效数字，否则就就是档位不合适。、(2) 将电阻接到电桥上,根据电阻值选择电桥得倍率与读数旋钮(比较臂Rs),合适得比率将有 4位有效数字得测量结果，也就就是首位读数旋钮不为零。连接短路片，令电桥使用内置得检 流计与内置得电源。(3) 按下电源开关按扭“B”，使电桥通电。起初电桥处于非平衡状态，点按检流计按扭“G”， 可观察到指针得偏转。由偏转方向，判断读数调节得增减方向，相应调节最大得读数旋钮，使指 针得偏转幅度减少。(4) 仿步骤3,依照从大到小得次序，不断调节电桥得读数旋扭，逐渐使电桥上得检流计指针指 向零。(5) 当检流计指针指向零时，即电桥处于平衡状态时，用(3)式计算待测电阻得阻值。(6) 最后,检查平衡电桥得灵敏度：在电桥平衡时，改变读数旋钮得值，使检流计指针偏移 n格, 相应得电阻值改变为 R,计算电桥得灵敏度(7) 依上方法，测量几只阻值不同得电阻与这些电阻得串、并联电阻值。(8) 根据(6)式估算测量得不确定度。四、思考题(1) 为什么用电桥测量待测电阻前，先要用万用表进行粗测？(2) 箱式电桥中比例臂得倍率值选取