曲阜師范大學(xué)實(shí)驗(yàn)報(bào)告實(shí)驗(yàn)日期:2020.5.17實(shí)驗(yàn)時(shí)間:14:30-18:00姓名:方小柒^[*^[*^[*^[*^[*^[*^[*^[*^[*實(shí)驗(yàn)題目:自阻式電橋測(cè)電阻一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康谋緦?shí)驗(yàn)的目的是通過(guò)用惠斯通電橋測(cè)量電阻,掌握調(diào)節(jié)電橋平衡的方法,并要求了解電橋靈敏度與元件參數(shù)之間的關(guān)系,從而正確選擇這些元件,以達(dá)到所要求的測(cè)量精度。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1.按直流電橋?qū)嶒?yàn)的實(shí)驗(yàn)電路圖,正確連線。2、線路連接好以后,檢流計(jì)調(diào)零。3.調(diào)節(jié)直流電橋平衡。4.測(cè)量并計(jì)算出待測(cè)電阻值Rx,微調(diào)電路中的電阻箱,測(cè)量并根據(jù)電橋靈敏度公式:SMn/(ARx/Rx)或SMn/^R。/R°)計(jì)算出直流電橋的電橋靈敏度。5、記錄數(shù)據(jù),并計(jì)算出待測(cè)電阻值。三、實(shí)驗(yàn)儀器本實(shí)驗(yàn)用到的實(shí)驗(yàn)儀器有:電壓源、滑線變阻器(2個(gè))、四線電阻箱(3個(gè))、檢流計(jì)、待測(cè)電阻、電源開(kāi)關(guān)。四、實(shí)驗(yàn)原理電阻按其阻值可分為高、中、低三大類,RW1Q的電阻為低值電阻,R>1MQ的稱高值電阻,介于兩者之間的電阻是中值電阻,通常用惠斯通電橋測(cè)中值電阻。1、惠斯通電橋的工作原理惠斯通電橋原理,如圖6.1.2-1所示。圖6.1.2-12.電橋的靈敏度電橋是否平衡,是由檢流計(jì)有無(wú)偏轉(zhuǎn)來(lái)判斷的,而檢流計(jì)的靈敏度總是有限的,假設(shè)電橋在R/R=1時(shí)調(diào)到平衡,則有R=R,這時(shí)若把R改變一個(gè)微小量厶R,則電橋失去平衡,從而有電流I流過(guò)檢流計(jì)。如果I小到檢流計(jì)覺(jué)察不出來(lái),那么人們會(huì)認(rèn)為電橋是平衡的,因而得到R=R+^R,G^R就是由于檢流計(jì)靈敏度不夠高而帶來(lái)的測(cè)量誤差A(yù)R。引入電橋的靈敏度,定義為xS=An/QR/R)式中的AR是在電橋平衡后R的微小改變量(實(shí)際上若是待測(cè)電阻R不能改變時(shí),可通過(guò)改變標(biāo)準(zhǔn)電阻R的微小變化來(lái)測(cè)電橋靈敏度),An是由于△R引起電橋偏離平衡時(shí)檢流計(jì)的偏轉(zhuǎn)格數(shù),△□越大,說(shuō)明電橋靈敏度越高,帶來(lái)的測(cè)量誤差就越小。S的表達(dá)式可變換為S=An/(AR/R)=An/Al(△【/(△R/R))=SS00GG0012其中S是檢流計(jì)自身的靈敏度,S=AI/(AR/R)由線路結(jié)構(gòu)決定,故稱電12G00橋線路靈敏度,理論上可以證明S與電源電壓、檢流計(jì)的內(nèi)阻及橋臂電阻等有23.交換法(互易法)減小和修正自搭電橋的系統(tǒng)誤差自搭一個(gè)電橋,不考慮靈敏度,則R、R、R引起的誤差為AR/R=AR/R+120xx11△R/R+AR/R。為減小誤差,把圖6.1.2-1電橋平衡中的R、R互換,調(diào)節(jié)220012R,使1=0,此時(shí)的R記為R',則有TOC\o"1-5"\h\z0G00R=R/RR'x210尺二屜q卞這樣就消除了R、R造成的誤差。這種方法稱為交換法,由此方法測(cè)量R的12xAR/R=1/2(AR/R+AR'/R')即僅與電阻箱R的儀器誤差有關(guān)。若R0選用具有一定精度的標(biāo)準(zhǔn)電阻箱,00則系統(tǒng)誤差可以大大減小。五、實(shí)驗(yàn)步驟I、流程簡(jiǎn)介1.按直流電橋?qū)嶒?yàn)的實(shí)驗(yàn)電路圖,正確連線。2、線路連接好以后,檢流計(jì)調(diào)零。3.調(diào)節(jié)直流電橋平衡。4、測(cè)量并計(jì)算出待測(cè)電阻值Rx,微調(diào)電路中的電阻箱,測(cè)量并根據(jù)電橋靈敏度公式:S=An/(AR/R)或S=An/(AR/R)計(jì)算出直流電橋的電橋靈敏度。xx005.記錄數(shù)據(jù),并計(jì)算出待測(cè)電阻值。II、線上操作成功進(jìn)入實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景窗體,實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景的主窗體如下圖組所示:直流電橋(散裝版)在實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景主窗體的右上角有"工具箱"和"幫助"兩個(gè)菜單項(xiàng)。工具箱提供實(shí)驗(yàn)中可能用到的工具;點(diǎn)擊幫助菜單項(xiàng),彈出幫助文檔。在場(chǎng)景的下方,從左到右,依次是“實(shí)驗(yàn)儀器欄"、“實(shí)驗(yàn)提示欄"和“實(shí)驗(yàn)內(nèi)容欄"。實(shí)驗(yàn)儀器欄里放置著實(shí)驗(yàn)用到的儀器,點(diǎn)擊拖動(dòng),可以把相應(yīng)的儀器拖到實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景中去,供實(shí)驗(yàn)使用。實(shí)驗(yàn)提示欄,即時(shí)提示實(shí)驗(yàn)信息或相關(guān)的操作信息。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容欄,是相關(guān)實(shí)驗(yàn)名稱的列表,點(diǎn)擊實(shí)驗(yàn)名稱可以重新開(kāi)始實(shí)驗(yàn)和進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的切換。實(shí)驗(yàn)大場(chǎng)景主要由一張桌子組成,本實(shí)驗(yàn)中,實(shí)驗(yàn)儀器都放在桌子上面。在實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景中,可以在一定范圍內(nèi)拖動(dòng)指定儀器。把鼠標(biāo)放在儀器上面,按下Delete鍵,可以刪除指定儀器到儀器欄。雙擊場(chǎng)景中的儀器可以進(jìn)入儀器的調(diào)節(jié)窗體。注：實(shí)驗(yàn)剛開(kāi)始時(shí),實(shí)驗(yàn)儀器就被初始化到實(shí)驗(yàn)桌上。直流電橋（散裝版）的實(shí)驗(yàn)儀器較多,所以它實(shí)驗(yàn)儀器不允許拖動(dòng)和刪除。2、連線當(dāng)鼠標(biāo)移動(dòng)到實(shí)驗(yàn)儀器接線柱的上方,拖動(dòng)鼠標(biāo),便會(huì)產(chǎn)生"導(dǎo)線",當(dāng)鼠標(biāo)移動(dòng)到另一個(gè)接線柱的時(shí)候,松開(kāi)鼠標(biāo),兩個(gè)接線柱之間便產(chǎn)生一條導(dǎo)線,連線成功;如果松開(kāi)鼠標(biāo)的時(shí)候,鼠標(biāo)不是在某個(gè)接線柱上,畫(huà)出的導(dǎo)線將會(huì)被自動(dòng)銷毀,此次連線失敗。根據(jù)實(shí)驗(yàn)電路圖正確連線,連線操作完成,如下圖所示:3.檢流計(jì)調(diào)零線路連接完畢后,斷開(kāi)電源開(kāi)關(guān),打開(kāi)檢流計(jì)調(diào)節(jié)界面,按下檢流計(jì)的電計(jì)按鈕,旋轉(zhuǎn)檢流計(jì)的檔位旋鈕至直接當(dāng)（白點(diǎn)所在位置）,旋轉(zhuǎn)調(diào)零旋鈕,并觀察檢流計(jì)的指針,當(dāng)檢流計(jì)的指針指向零點(diǎn),調(diào)零成功。如下圖所示：4.根據(jù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容調(diào)節(jié)電路(1)滑線變阻器調(diào)節(jié)。實(shí)驗(yàn)剛開(kāi)始時(shí),電橋一般處于不平衡狀態(tài),為了防止過(guò)大的電流通過(guò)檢流計(jì),應(yīng)將與檢流計(jì)串聯(lián)的滑線變阻器的阻值調(diào)到最大,隨著電橋逐漸平衡,再逐漸減小滑線變阻器的阻值,以提高檢測(cè)的靈敏度。（2)根據(jù)直流電橋電路圖連接好電路,然后在數(shù)據(jù)表格中點(diǎn)擊“連線"模塊下的“確定狀態(tài)"按鈕,保存連線狀態(tài)。(3）測(cè)量未知電阻,電路連接好以后,選取合適的比例臂,調(diào)節(jié)電橋平衡,在數(shù)據(jù)表格的相應(yīng)位置,記錄下電阻箱R、R、R(即R處）的電阻值。然后互換1230電路中的電阻箱R、R,并保持它們的電阻值不變,調(diào)節(jié)R使電橋平衡,并在列123表的相應(yīng)位置記下R的值(即R'處),根據(jù)互換法測(cè)電阻公式,計(jì)算出未知電30阻R。測(cè)量三次,測(cè)量三次,最后計(jì)算出電阻待測(cè)電阻的平均值,填入數(shù)據(jù)表格x的相應(yīng)位置。(4)測(cè)量電橋靈敏度。根據(jù)待測(cè)電阻值,調(diào)節(jié)并設(shè)定電阻箱R、R、電壓源、和滑線變阻器的值,在這個(gè)環(huán)境下測(cè)量電橋靈敏度,設(shè)定以后在數(shù)1據(jù)表2格中點(diǎn)擊"測(cè)量并計(jì)算出電橋的靈敏度"模塊下的"確定狀態(tài)"按鈕,保存狀態(tài)。（5）確定測(cè)量靈敏度的環(huán)境以后,調(diào)節(jié)電阻箱R使電橋平衡,記下電橋平3衡時(shí)電阻箱R的值(即下面列表中的R),然后在小范圍內(nèi)改變電阻箱R3的電阻值,記下電阻箱相對(duì)平衡位置改變的值,即AR,和檢流計(jì)指針相對(duì)平衡位置偏轉(zhuǎn)的格數(shù),即測(cè)量三次,記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),根據(jù)計(jì)算電橋靈敏度公式計(jì)算出電橋靈敏度的平均值,填入數(shù)據(jù)表格的相應(yīng)位置。（6）直流電橋靈敏度研究。確定測(cè)量靈敏度的環(huán)境以后,依次把電壓表的電壓打到0.5V、1.0V、1.5V、2.0V、2.5V、3.0V,分別在這些電壓下調(diào)節(jié)電阻箱R使電橋平衡,記下電橋平衡時(shí)電阻箱R3的值,然后在小范圍內(nèi)改變電阻箱R3的電阻值,記下電阻箱相對(duì)平衡位置改變的值,即AR,和檢流計(jì)指針相對(duì)平衡位置偏轉(zhuǎn)的格數(shù),即△%,記錄測(cè)量數(shù)據(jù),并根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)計(jì)算出相應(yīng)電橋環(huán)境下的電橋靈敏度?！悖?）記錄數(shù)據(jù)程序提供記錄數(shù)據(jù)表格,在做實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中,可以把測(cè)量數(shù)據(jù)和計(jì)算數(shù)據(jù)填到數(shù)據(jù)表格中去。點(diǎn)擊場(chǎng)景右上角的記錄數(shù)據(jù)按鈕,可彈出記錄數(shù)據(jù)窗體,如下圖所示：it:JElB況隹硏施叼吳舸電］(5國(guó),_晞1斑CJ:心￡1沖好限序,韻t計(jì)遠(yuǎn)卑:(3鳴巧直爲(wèi)血僑平魚(yú)h2.2顯Bl戶站寺;:乓上由爲(wèi)古總丟EBFMH硅3V-T^rMil*.：--!■.-t-際岡戎A_I1L_ZMlr持q主證乓艸血尸范耀,<5)嗣軸戰(zhàn)IS注繪=亍丘函站電西左五典乙E57捽?習(xí)三弋壬悄出羅;I:如IMBftti陽(yáng)棒測(cè)璽田羽呱坦直=曲需電阻罵電|;卻且么IG-ti^ii+afijfirtifis?]mm陀[PSEfW的靈戟廈5=把測(cè)量和計(jì)算出來(lái)的數(shù)據(jù),填入相應(yīng)的位置,實(shí)驗(yàn)結(jié)束。六、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)1.自組式直流電橋測(cè)電阻。(1)按自組式直流電橋測(cè)電阻的實(shí)驗(yàn)電路圖,正確連線。(2)線路鏈接好以后,檢流計(jì)調(diào)零。(3)調(diào)節(jié)直流電橋平衡。（4)測(cè)量并計(jì)算出待測(cè)電阻值Rx,微調(diào)電路中的電阻箱,測(cè)量并根據(jù)電橋靈敏度公式:S=An/（ARx/Rx)或S=An/（ARO/RO)計(jì)算出直流電橋的電橋靈敏度。(5）記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)內(nèi)容123R1(電阻箱1)(Q)10002000500R2(電阻箱2)(Q)10002000500R0(電阻箱3）716715716

(Q)RO'(電阻箱4)(Q)715715716Rx(未知電阻值)(Q)715.5715716待測(cè)電阻的電阻值Rx=715.52.測(cè)量并計(jì)算電橋靈內(nèi)容123電阻臂RO(Q)716716716變化量△R0(Q)142744偏轉(zhuǎn)格數(shù)An0123直流電橋的靈敏度S=51.00S1二△n/(ARx/Rx)=1/(14/716)=51.14同理可得,S2=2/(27/716)=53.04S3=3/(44/716)=48.82平均值=(51.14+53.04+48.82)/3=51.00內(nèi)容0.5V1V3