實驗報告---惠斯通測量電阻[1]

參考實驗報告惠斯通電橋測電阻

成都信息工程學院

物理實驗報告

姓名：專業(yè)：班級：學號：實驗日期：201*-09-03實驗教室：5205指導教師：一、實驗名稱：惠斯通電橋測電阻二、實驗目的：

（1）掌握惠斯通電橋測電阻的原理。

（2）學習電路連接和排除簡單故障的技能。（3）學習一種消除系統(tǒng)誤差的方法。（4）學會正確使用箱式電橋。

三、儀器用具：

電阻箱儀器編號：201*1203116指針式檢流計儀器編號：201*0808789箱式電橋儀器編號：19980901112電源儀器編號：19861210557滑線變阻器

導線，開關，待測電阻等。

四、實驗原理：

（一）電橋測量原理

用待測電阻與標準電阻進行比較的方法測出待測電阻的值，即比較法測電阻。

如圖（1）是惠斯通電橋原理圖。由可調標準電阻R1、R2、R0和待測電阻Rx組成一個四邊形ABCD。其中R1、R2為比例臂，R0為比較臂，Rx為待測臂。對角線AC上連接電源E；另一對角

參考實驗報告惠斯通電橋測電阻

線BD兩端通過一只檢流計G連通。電橋的“橋”就是指的這條對角線。在自組電橋時，為保護檢流計G，通常在橋路的開關旁并聯(lián)一只電阻。

電橋接通后，一般在橋路上應有電流流過，檢流計的指針會發(fā)生偏轉。如果適當?shù)卣{節(jié)R1、R2和R0，使D、B兩端電勢相等，則檢流計上無電流流過，指針應指在零位，這時電橋達到平衡。

UABUAD　　；　IX＝I0

IXRXAI1R1BGIgIbRbI2R2EDUBCUDC　　；　I1＝I2

I1R1＝IXRX

ICI2R2＝I0R0

R1R2RXR0；RX＝R1R2R0

圖（1）RX＝R1R2R0kR0（1）

式中，kR1R2為比例臂的倍率。只要提高R1、R2和R0的準確度，就可以提高待測電阻

Rx的測量準確度。

（二）電橋靈敏度

公式（1）是在電橋平衡時，檢流計G中無電流的條件下推出的，實驗中要通過觀察檢流計有無偏轉來判斷電橋是否平衡。將某一橋臂電阻（如R0）改變一微小量△R0即可引起電檢流計偏轉△n格，電橋靈敏度S定義為：

Sn（2）R0R0參考實驗報告惠斯通電橋測電阻

SnIgIgR0R0S1S2（3）

式（3）中S1為檢流計的靈敏度，S2為線路的靈敏度。S1與檢流計本身有關。S2與電源電壓成正比，與線路的安排有關。

顯然，電橋靈敏度S越大，則電阻相對變化相同時，偏轉的格數(shù)△n越大，對電橋平衡的判斷越容易。這也意味著測量的結果越準確。

根據(jù)分析，提高電橋靈敏度的途徑主要是：在不超過橋電阻額定功率的情況下，可適當提高電源電壓E。

（三）交換法消除系統(tǒng)誤差

當電橋靈敏度較高時，待測電阻Rx的準確度取決于R1、R2和R0的準確度。若保持R1和R2的值不變，變換R0和Rx的位置進行測量得到

Rx＝R2R1（4）R0（5）與（1）聯(lián)合求得Rx＝R0R0從式（5）可知，Rx只與比較臂R0有關，所以可以用交換法消除由于R1和R2數(shù)值不準而帶來的系統(tǒng)誤差。

（四）箱式惠斯通電橋簡介

箱式惠斯通電橋是按惠斯通電橋的原理，將電橋各組件裝在一個箱子中，為便于攜帶而設計制成的。一般的箱式惠斯通電橋面板上都有比較臂讀數(shù)盤（R0讀數(shù)盤）；待測電阻Rx接線柱；比例臂讀數(shù)盤（讀數(shù)N＝R1/R2）；檢流計；外接檢流計接線柱；檢流計開關；電流開關和外接電源接線柱等。被測電阻RxNR0(6)

五、實驗內容：

參考實驗報告惠斯通電橋測電阻

（一）自組電橋測電阻

（1）把滑線變阻器分成R1、R2，因為R1、R2的大小最終不會影響實驗結果，所以不必十分精確，但根據(jù)經驗平分為最好。按圖（1）連接線路。

（2）電源電壓≤15V,為保護檢流計把R0調到RX≈1000Ω這時檢流計的指針有所偏轉。（3）細調R0，使檢流計○G的指針指到零，記下R0的讀數(shù)。

，同理調R0，使檢流計○（4）交換R0與Rx的位置，此時的R0變?yōu)镽0G的指針指到零，記的讀數(shù)。下R0分別測量六次。以上R0與R0（二）箱式電橋測量步驟如下

（1）將檢流計G打向“內接”，調節(jié)調零旋鈕，使檢流計指針指零。（2）將電源“B”打向內接。（3）將待測電阻接到RX的接線柱上。

（4）使比例臂的讀數(shù)乘上四個比較臂的讀數(shù)值等于待測電阻的粗值（比例臂的選擇要保證R0有四位有效數(shù)字）。

把所得讀數(shù)代入RxNR0中計算出Rx。（三）測電橋靈敏度

電橋靈敏度的測量是在電橋平衡時改變R0為R0R0，讀出指針偏轉的格數(shù)n。測出測量Rx時箱式電橋的電橋靈敏度。測量5次。

六、注意事項：

檢流計十分靈敏，不允許通過較大電流，因此接通檢流計前，R0一定要先調到粗測值。

參考實驗報告惠斯通電橋測電阻

七、數(shù)據(jù)記錄：

R0()R0′()R01901()R01′()1201R02()R03()R0()

898908902.3R02′()R03′()R0′()119811951198二、箱式電橋測電阻電橋等級f=0.1比率NR0(Ω)RX(Ω)0.1103101031△RX=RXf5%八、數(shù)據(jù)處理

自組電橋測電阻：

RxR0R0902.311981039.67

△RX(Ω)1

R0(901902.3)(898902.3)(908902.3)22229.46

R0(1201*198)(11981198)(11951198)22223

ERX12(R0R0)2R0R0)212(9.46902.3)(231198)0.005352

參考實驗報告惠斯通電橋測電阻

RRxER1039.670.005355.56

XX

九、實驗結果

1、自組電橋測電阻結果

Rx(RxR)(10406)XE0.5400Rx

2、箱式電橋測電阻的結果

Rx(10311)

十、問題討論

電橋測電阻時，若比率臂的選擇不好，對測量結果有何影響？

答：比率臂的選擇不好會減小R0的有效數(shù)字及電橋的靈敏度，影響測量

的精度。

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參考實驗報告惠斯通電橋測電阻

成都信息工程學院

物理實驗報告

姓名：專業(yè)：班級：學號：實驗日期：201*-09-03實驗教室：5205指導教師：

一、實驗名稱：惠斯通電橋測電阻二、實驗目的：

（1）掌握惠斯通電橋測電阻的原理。

（2）學習電路連接和排除簡單故障的技能。（3）學習一種消除系統(tǒng)誤差的方法。（4）學會正確使用箱式電橋。

三、儀器用具：

電阻箱儀器編號：201*1203116指針式檢流計儀器編號：201*0808789箱式電橋儀器編號：19980901112電源儀器編號：19861210557滑線變阻器

導線，開關，待測電阻等。

四、實驗原理：

（一）電橋測量原理

用待測電阻與標準電阻進行比較的方法測出待測電阻的值，即比較法測電阻。

如圖（1）是惠斯通電橋原理圖。由可調標準電阻R1、R2、R0和待測電阻Rx組成一個四邊形ABCD。其中R1、R2為比例臂，R0為比較臂，Rx為待測臂。對角線AC上連接電源E；另一對角線BD兩端通過一只檢流計G連通。電橋的“橋”就是指的這條對角線。在自組電橋時，為保護檢流計G，通常在橋路的開關旁并聯(lián)一只電阻。電橋接通后，一般在橋路上應有電流流IXIbB過，檢流計的指針會發(fā)生偏轉。如果適

當?shù)卣{節(jié)R1、R2和R0，使D、B兩端電勢RbRXIAGgD相等，則檢流計上無電流流過，指針應

I2I1指在零位，這時電橋達到平衡。

IR1CER2-1-

圖（1）參考實驗報告惠斯通電橋測電阻

UABUAD　　；　IX＝I0UBCUDC　　；　I1＝I2I1R1＝IXRX

I2R2＝I0R0

R1RXR；RX＝1R0R2R0R2RX＝R1R0kR0（1）R2式中，kR1R2為比例臂的倍率。只要提高R1、R2和R0的準確度，就可以提高待測電阻Rx的測量準確度。（二）電橋靈敏度

公式（1）是在電橋平衡時，檢流計G中無電流的條件下推出的，實驗中要通過觀察檢流計有無偏轉來判斷電橋是否平衡。將某一橋臂電阻（如R0）改變一微小量△R0即可引起電檢流計偏轉△n格，電橋靈敏度S定義為：

Sn（2）R0R0nIgS1S2（3）RIg0R0S式（3）中S1為檢流計的靈敏度，S2為線路的靈敏度。S1與檢流計本身有關。S2與電源電壓成正比，與線路的安排有關。

顯然，電橋靈敏度S越大，則電阻相對變化相同時，偏轉的格數(shù)△n越大，對電橋平衡的判斷越容易。這也意味著測量的結果越準確。

根據(jù)分析，提高電橋靈敏度的途徑主要是：在不超過橋電阻額定功率的情況下，可適當提高電源電壓E。

（三）交換法消除系統(tǒng)誤差

當電橋靈敏度較高時，待測電阻Rx的準確度取決于R1、R2和R0的準確度。

參考實驗報告惠斯通電橋測電阻

若保持R1和R2的值不變，變換R0和Rx的位置進行測量得到

Rx＝R2（4）R0R1（5）與（1）聯(lián)合求得Rx＝R0R0從式（5）可知，Rx只與比較臂R0有關，所以可以用交換法消除由于R1和R2數(shù)值不準而帶來的系統(tǒng)誤差。

（四）箱式惠斯通電橋簡介

箱式惠斯通電橋是按惠斯通電橋的原理，將電橋各組件裝在一個箱子中，為便于攜帶而設計制成的。一般的箱式惠斯通電橋面板上都有比較臂讀數(shù)盤（R0讀數(shù)盤）；待測電阻Rx接線柱；比例臂讀數(shù)盤（讀數(shù)N＝R1/R2）；檢流計；外接檢流計接線柱；檢流計開關；電流開關和外接電源接線柱等。被測電阻RxNR0(6)

五、實驗內容：

（一）自組電橋測電阻

（1）把滑線變阻器分成R1、R2，因為R1、R2的大小最終不會影響實驗結果，所以不必十分精確，但根據(jù)經驗平分為最好。按圖（1）連接線路。

（2）電源電壓≤15V,為保護檢流計把R0調到RX≈1000Ω這時檢流計的指針有所偏轉。（3）細調R0，使檢流計○G的指針指到零，記下R0的讀數(shù)。

，同理調R0，使檢流計○（4）交換R0與Rx的位置，此時的R0變?yōu)镽0G的指針指到零，記下R0的讀數(shù)。

分別測量六次。以上R0與R0（二）箱式電橋測量步驟如下

（1）將檢流計G打向“內接”，調節(jié)調零旋鈕，使檢流計指針指零。（2）將電源“B”打向內接。

（3）將待測電阻接到RX的接線柱上。

（4）使比例臂的讀數(shù)乘上四個比較臂的讀數(shù)值等于待測電阻的粗值（比例臂的選擇要保證R0有四位有效數(shù)字）。把所得讀數(shù)代入RxNR0中計算出Rx。

參考實驗報告惠斯通電橋測電阻

（三）測電橋靈敏度

電橋靈敏度的測量是在電橋平衡時改變R0為R0R0，讀出指針偏轉的格數(shù)n。測出測量Rx時箱式電橋的電橋靈敏度。測量5次。

六、注意事項：

檢流計十分靈敏，不允許通過較大電流，因此接通檢流計前，R0一定要先調到粗測值。

七、數(shù)據(jù)記錄：R0()R0′()R01()901R01′()1201R02()R03()R0()898908902.3R02′()1198R03′()1195R0′()1198

二、箱式電橋測電阻電橋等級f=0.1比率NR0(Ω)RX(Ω)0.1103101031RX=RXf5%八、數(shù)據(jù)處理自組電橋測電阻：

△RX(Ω)1902.311981039RxR0R0.67

R0(901902.3)2(898902.3)2(908902.3)29.46

2參考實驗報告惠斯通電橋測電阻

R0(1201*198)2(11981198)2(11951198)23

21R02R0219.46232())()()0.00535

2R0R02902.31198

ERX

RRxER1039.670.005355.56

XX

九、實驗結果

自組電橋測電阻結果

Rx(RxRX)(10406)0E0.540Rx箱式電橋測電阻的結果

Rx(10311)

十、問題討論

電橋測電阻時，若比率臂的選擇不好，對測量結果有何影響？

答：比率臂的選擇不好會減小R0的有效數(shù)字及電橋的靈敏度，影響測量的精度。

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