实验8 惠斯登电桥测电阻

大学物理实验教案实验名称：惠斯登电桥测电阻1实验目的（1）了解电桥平衡测电阻的原理。（2）掌握惠斯登电桥测电阻的方法。（3）了解线式电桥中校正系统误差的互易测量法。2实验仪器直流稳压电源、线式电桥实验板、电阻箱、滑动变阻器、指针式检流计、UJ—23型箱式电桥、几种不同规格的待测电阻。3实验原理及方法（1）平衡电桥的原理：电阻器是各种电器中使用最多的电子器件之一。惠斯登电桥用于测量中值电阻，其基本原理是利用电桥处于平衡状态时来测电阻。如图所示，R1、R2、R0、Rx满足：（）时，电桥处于平衡状态，此时检流计G的电流为零。如果选择三个已知且可调的电阻构成电桥的三个臂，未知待测电阻当作一个臂，那么分别调节R1、R2、R0使电桥平衡，就有，即而测得Rx。（2）测量方法：1）用线式电桥测电阻：在1米长的粗细均匀的电阻丝上找到一点，将电阻丝分成两段，这样电桥的四个桥臂由Rx、R0、La和Lb构成。当电桥平衡时有；若电阻丝的粗细均匀有问题或两端接点不够准，这样测得的Rx存在系统误差，应进行校正。将Rx和R0对调重新接好，当电桥再次平衡时有，将上面这两个公式相乘后开方得，这种方法称为互易测量法。2）用QJ—23型箱式电桥测电阻：根据待测电阻的大小，正确选择比率臂（R1/R2），调节R0直到电桥平衡，依可测得Rx。4教学内容（1）实验内容及步骤：1）自组线式电桥测电阻按教材上的图8-2接好电路，电源输出2.5V，滑动变阻器R的滑动头置于中间。预估Rx（大约1KΩ）。选定电阻箱R0并调至该数值上。进行平衡判断调节。调小R（趋于零），提高电桥灵敏度，继续调节接触点在电阻丝上的位置使电桥处于平衡状态，记下La和Lb的数据。断开电源，调大R，将Rx和R0互易接好，重复上述过程，记下Laˊ和Lbˊ的数据。利用公式计算测量结果。注意事项：检流计的使用方法。2）用QJ—23型箱式电桥测电阻稳压电源输出4.5V接到箱式电桥的B接线柱上，被测电阻（五种不同阻值）分别接到Rx端。依被测电阻器上的标称值，选择好比率臂（R1/R2）档位，并调出R0的预估值。接通电源开关B和检流计开关G，判断电桥是否平衡，若不平衡可仔细调节R0直到平衡后计算出被测电阻的测量结果。注意事项：使用时检流计校零；采用间断式接通电源，否则可能损坏待测电阻；判断平衡时，先按B后按G，断开时先松开G后松开B；R0的读数应保证四位有效数字，否则测量达不到仪器应有的精确度。（2）实验数据及数据处理方法：表一、自组线式电桥测电阻的数据Rx4(Ω)R0(Ω)La(cm)Lb(cm)Laˊ(cm)Lbˊ(cm)1K(标称值)100049.4550.5550.0549.95表二、QJ—23型箱式电桥测电阻的数据Rx型号Rx标称值比率臂（R1/R2）R0(Ω)Rx(Ω)R16.8Ω0.00172507.250R251Ω0.01516151.61R3360Ω0.13642364.2R54.7KΩ146574657R747KΩ10497049700表中的数据处理1）线式电桥测电阻测量电阻的平均值及不确定度：（，是由电阻箱的等级决定的）待测电阻的测量结果为：2）箱式电桥测电阻QJ—23型箱式电桥的准确度等级为0.2级，即。下面分别计算各待测电阻测量值的不确定度及结果表达式：，。那么就有，，。的测量结果为，。同理可得，的测量结果为