惠斯通电桥测量中值电阻PPT课件

1、上海师范大学惠斯通电桥测量中值电阻惠斯通电桥测量中值电阻赵立竹赵立竹手机：手机疑时间：每周二上午答疑时间：每周二上午10:1511:00自习答疑时间：自习答疑时间：3月月7号、号、4月月4号、号、5月月9号，号， 周二下午周二下午15:1516:00答疑地点：奉贤答疑地点：奉贤2教教405室室上海师范大学实验目的实验目的实验仪器实验仪器实验原理实验原理主要内容主要内容实验内容与步骤实验内容与步骤实验技巧实验技巧注意事项注意事项上海师范大学电阻是最基本的电学元件。测量电阻的主要方法有万用电万用电表法表法、伏安法伏安法和电桥法电桥法。 万用表测简单易行，但精度不高； 伏安

2、法测，当待测电阻远大于电流表内阻或远小于电压表内阻时，分别采用内、外接法可得较准确的测量值。 电桥法实质上是把被测电阻与标准电阻比较，来确定被测电阻值。由于电阻的制造可以达到很高的精度，所以电桥法可获得很高的测量精度。电桥分为直流电桥和交流电桥两大类。直流电桥又分为单臂和双臂。本实验介绍的惠斯通电桥为直流单臂电桥，用于测中值电阻（10106）。双臂电桥又称为开尔文电桥，适用于测低值电阻（10-610）。 上海师范大学 掌握用惠斯登电桥测电阻的原理掌握用惠斯登电桥测电阻的原理 学会用惠斯登电桥测电阻的方法学会用惠斯登电桥测电阻的方法 初步了解电桥的灵敏度初步了解电桥的灵敏度实验目的实验目的上海师

3、范大学1. 惠斯通电桥的惠斯通电桥的结构结构实验原理实验原理 DCAR1(Rx)R2 R4 E K图图1 惠斯通电桥结构图惠斯通电桥结构图R3BI1I2G桥桥 臂：臂： 四个电阻四个电阻 R1(Rx)、R2、R3 和和 R4桥平衡指示器：桥平衡指示器： 检流计检流计G工作电源：工作电源：E上海师范大学2. 惠斯通电桥测量电阻的惠斯通电桥测量电阻的物理思想物理思想一般情况：一般情况： 当闭合当闭合K K时，时，G G中有电流中有电流电桥平衡时：当闭合电桥平衡时：当闭合K K时，时，G G中无电流中无电流在平衡情况下在平衡情况下,由于检流计中无电流由于检流计中无电流通过，通过，B、D两点的电势相等

4、两点的电势相等 （C C为为R R2 2与与R R3 3的比值的比值, ,称为比率；称为比率；R R4 4称为比较电阻）称为比较电阻） （1）R1(Rx)待测电阻：待测电阻： 44321)(CRRRRRRx则： UAB=UAD UBC=UDC4211RIRI3221RIRI由欧姆定律得：电桥平衡条件电桥平衡条件42313241RRRRRRRR上海师范大学7 7 由测量公式知，当电桥平衡时，四个桥臂的电阻间有一个由测量公式知，当电桥平衡时，四个桥臂的电阻间有一个简单的简单的显然，显然，Rx可由标准电阻可由标准电阻R2、R3 和和R4求得，求得，与电源的电压无关与电源的电压无关。所以，电桥测电阻实

5、质上是所以，电桥测电阻实质上是比较测量法比较测量法。由于标准电阻有很。由于标准电阻有很高的精确度，因而用电桥测电阻也有很高的精确度。高的精确度，因而用电桥测电阻也有很高的精确度。为了为了测量测量方便，箱式电桥上、比例系数方便，箱式电桥上、比例系数C= R2/R3取成取成固定比率固定比率(倍率倍率)。测量时测量时先确定先确定C，然后，然后调节调节R4使电桥平衡，由公式使电桥平衡，由公式Rx= CR4得到得到测量结果。测量结果。上海师范大学3.电桥的电桥的灵敏度灵敏度若使比较臂R4改变一微小量R4，电桥将偏离平衡，检流计偏转n个小格，常用相对灵敏度S表示电桥的灵敏度，单位为“格”。在用天平称质量时

6、已知，测得质量的精密度主要决定于天平的灵敏度，与此相似，使用电桥测量电阻时的精密度也主要取决于电桥的灵敏度。S值越大，能检测到的电桥不平衡值越小，电桥越灵敏。电桥的相对灵敏度电桥的相对灵敏度44RRnS由由S引入被测量引入被测量 的相对误差的相对误差如果检流计的可分辨偏转量为n，则由电桥灵敏度引入被测量的相对误差为：SnRRRRxx44xxRSnR2 . 0n上海师范大学影响电桥的灵敏度的因素：影响电桥的灵敏度的因素：1与检流计的电流灵敏度Si成正比。但是Si越大，电桥就不易稳定，平衡调节比较困难；Si值小，测量精确度低，因此选用适当灵敏度的电流计是很重要的。2与电源的电动势E成正比 。在保证

7、不超过电阻额定电流的情况下，尽可能提高电源的电动势。3与电源的内阻rE和串联的限流电阻 有关。增加 可降低电桥的灵敏度，这对寻找平衡规律是有好处的。4与检流计的内阻RG有关。RG越小，电桥的灵敏度Sb越高，反之则低。因此，选用低内阻、高电流灵敏度的检流计，适当增加电因此，选用低内阻、高电流灵敏度的检流计，适当增加电桥的工作电压，均有利于提高电桥的灵敏度。桥的工作电压，均有利于提高电桥的灵敏度。ERER上海师范大学4.实验误差实验误差交换法交换法( (互易法互易法) )减小和修正自搭电桥系统误差减小和修正自搭电桥系统误差 当R2=R3时,将平衡电桥中的R2、R3互换,调节R4使G无电流,此时的R

8、4记为R4反，则有：这样就消除了R2、R3造成的误差，这种方法称为交换法。交换法。 44321)(CRRRRRRx444RRR正反上海师范大学实验仪器实验仪器待测电阻，滑线电阻，电阻箱，检流计，电源，待测电阻，滑线电阻，电阻箱，检流计，电源，直流单臂电桥直流单臂电桥使用时应注意：1.在使用前，注意机械调零2.检流计在使用时，要密切关注指针不能偏转太大！上海师范大学1. 1. 自组惠斯通电桥测中值电阻自组惠斯通电桥测中值电阻实验内容与步骤实验内容与步骤正正左正左444RRR正正右正右444RRR按图接线；预置：E=3V，C=1(R2=R3=1k), R1=R4; 按照先粗后细的方法，逐步逼近，调节R4，使检流计指数为0，记下R4正 ；然后改变R4，使检流计指针左右偏5小格，记下R4正左，R4正右，并计算出R4正左，R4正右，得：R1(Rx)上海师范大学1313 将R2与R3上下对换，调节R4，使得检流计指数为零，记下R4反,计算 ； 按照步骤4的同样方法得 R4反左和R4反右；并计算出R4反左，R4反右，得 ； 根据所得到的 和 ，求出 ； 求出电桥的灵敏度S; 求出被测电阻的误差Rx ； 被测电阻：正4R反4R反4R4RxxRSnRxR4RCRxxxxR