1、最新資料推薦云南農(nóng)業(yè)大學物 理 實 驗 報 告實驗名稱：惠斯通電橋測量電阻一、實驗目的(1)了解惠斯通電橋的構造和測量原理。(2)掌握用惠斯通電橋測電阻的方法。(3)了解電橋靈敏度的概念及其對電橋測量準確度的影響。二、實驗儀器滑線式電橋，箱式電橋，檢流計，電阻箱，滑動電阻器，待測電阻，電源，開關，導線等。三、實驗原理 ：1.惠斯通電橋的測量原理如圖 1 所示，由已知阻值的三個電阻R0、 R1 、R2 和一個待測電阻Rx 組成一個四邊形，每一條邊稱為電橋的一個臂，在對角 A、B 之間接入電源 E，RxCI R0對角 C、D 之間接入檢流計G。適當調(diào)節(jié) R0、 R1、 R2 的阻I RxR0ARB

2、保護值，可以使檢流計 G 中無電流流過，即C、 D 兩點的電勢I R1G I gIR2相等，電橋的這種狀態(tài)稱為平衡態(tài)。電橋的平衡條件為IR1DI R2RxR1 R0 KR0(1)E限流電阻R2圖 1惠斯通電橋原理圖式中比例系數(shù)K 稱為比率或倍率，通常將R1、 R2 稱為比率臂，將 R0 稱為比較臂。1最新資料推薦2.電橋的靈敏度式 (1)是在電橋平衡的條件下推導出來的，而電橋是否達到真正的平衡狀態(tài)，是由檢流計指針是否有可察覺的偏轉來判斷的。檢流計的靈敏度是有限的，當指針的偏轉小于0.1 格時，人眼就很難覺察出來。在電橋平衡時，設某一橋臂的電阻是R，若我們把R 改變一個微小量R，電橋就會失去平衡

3、，從而就會有電流流過檢流計，如果此電流很小以至于我們未能察覺出檢流計指針的偏轉，我們就會誤認為電橋仍然處于平衡狀態(tài)。為了定量表示檢流計的誤差，我們引入電橋靈敏度的概念，它定義為nS(2)R R式中，R 為電橋平衡后電阻R 的微小改變量，n 為電阻R 變化后檢流計偏離平衡位置的格數(shù)，所以S 表示電橋對橋臂電阻相對不平衡值R/R 的反應能力。3.滑線式惠斯通電橋滑線式惠斯通電橋的構造如圖2 所示。 A 、 B、 C 是裝有接線柱的厚銅片（其電阻可以忽略），A、B 之間為一根長度為L 、截面積和電阻率都均勻的電阻絲。電阻絲上裝有接線柱的滑鍵可沿電阻絲左右滑動，按下滑鍵任意觸頭，此時電阻絲被分成兩段，

4、設AD 段的長度為 L1、電阻為R1， DB 的長度為L2 、電阻為 R2，因此當電橋處于平衡狀態(tài)時，有RxR1R0L1R0L1L1R0(3)R2L2L式中， L 1 的長度可以從電阻絲下面所附的米尺上讀出，R0 用一個十進制轉盤式電阻箱作為標準電阻使用。另外電源E 串聯(lián)了一個滑線變阻器RE，對電路起保護、調(diào)節(jié)作用。為了消除電阻絲不均勻帶來的誤差，可用交換R0 與 Rx 的位置重新測量的方法來解決。也就是在測定 Rx 之后，保持 R1、 R2不變（即 D 點的位置不變） ，將 R0與 Rx 的位置對調(diào)，重新調(diào)節(jié) R0 為 R0 ，使電橋達到平衡，則有RxR2R0L2R0LL1R0(4)R1L1

5、L1所以RxR2R0L2R0LL1R0(5)R1L1L1由式 (5)可知， Rx 與 R1、 R2（或 L1 、 L2）無關，它僅取決于R0 的準確度。可以證明2最新資料推薦當 K=R1/R2=1 時，電橋的靈敏度最高，由于靈敏度限制而引起的誤差最小，顯然我們應在此最佳條件下測量。為此測量時可先將D 點放在電阻絲的中間，調(diào)節(jié)R0 的值，使電橋盡量接近平衡，然后再微調(diào)D 點的位置即可使電橋達到平衡。4.箱式惠斯通電橋在面板的左上方是比率臂旋鈕（量程變換器），比率臂R1、 R2 由 8 個定位電阻串聯(lián)而成，旋轉調(diào)節(jié)旋鈕，可以使倍率K 從 0.001 改變到 1000 共 7 個擋，在不同的倍率擋電

6、阻的測量范圍和準確度不同，如表1 所示。面板右邊是作為比較臂的標準電阻R0，它由 4 個十進位電阻器轉盤組成，最大阻值為9999；檢流計安裝在比率臂下方，其上有調(diào)零旋鈕；將待測電阻接在Rx 兩接線柱之間； “ B”是電源的按鈕開關， “ G”是檢流計的按鈕開關；使用箱內(nèi)電源和檢流計時應將“外接”短路；當電橋平衡時，待測電阻由式(1)可得。表 1不同倍率擋的測量范圍與相對不確定度倍率 K0.0010.010.11101001000范圍 / 9.99999.99999.9999999.99103999.9 1039.999 106相對不確定度2%0.5%0.2%0.2%0.5%0.5%2%5.檢流

7、計檢流計是一種可監(jiān)測微小電流的儀器，在物理實驗中常用作指零儀表。本實驗所用AC5/4 型直流指針式檢流計，使用時需水平放置。其上裝有零位調(diào)節(jié)器，當指針不指零時可以調(diào)回零位。檢流計上標有“+”、“”兩個接線柱，另外還有“電計”及“短路”按鈕。在使用過程中如需將檢流計與外電路短時間接通，只要將“電計”按鈕按下即可若在使用過程中檢流計指針不停地擺動，將“短路”按鈕按下，指針便立刻停止擺動。四、實驗步驟1.用滑線式惠斯通電橋測電阻(1) 了解滑線式惠斯通電橋的構造及用法。(2)按圖 2 接好線路，選取電阻箱的阻值R0，使其接近待測電阻Rx 的估計值。(3)選取合適的 D 點，調(diào)整 R0 的阻值，使電橋

8、處于平衡位置，記錄R0 和 L1 的值。(4) 保持 D 的位置不變，將待測電阻 Rx 和電阻箱 R0 的位置互換，重復上述步驟，記錄 R0 的值，計算待測電阻 Rx 的阻值。(5) 測量電橋的靈敏度， 在電橋平衡后將 R0 改變 R，記錄檢流計指針偏離平衡位置的3最新資料推薦格數(shù)n，計算電橋的靈敏度S。(6) 換一個待測電阻，重復上述步驟。(7) 計算待測電阻的絕對不確定度并表示出測量結果。2.用箱式惠斯通電橋測電阻(1) 根據(jù)待測電阻Rx 的估計值， 確定倍率K ，使 R0 阻值與倍率K 的乘積接近Rx 的估計值。(2)按下“ B ”、“G”按鍵，觀察檢流計指針偏轉程度，并逐個調(diào)節(jié)比較臂的

9、千、百、十、個位讀數(shù)旋鈕，直到檢流計準確指零為止。(3)記錄 R0（比較臂四個轉盤電阻之和）與倍率K 的值，求出待測電阻Rx 值，并由表1 給出測量不確定度。(4)換一個待測電阻，仿照上述步驟再次測量。五、原始數(shù)據(jù)記錄1、滑線式電橋：L1R0R0Rn電阻 150.0cm4284.94370.20.32.0 格電阻 250.0cm43.843.30.23.8 格2、箱式電橋：倍率 KR0電阻 10.12999電阻 20.013495六、實驗數(shù)據(jù)處理：1.滑線式惠斯通電橋（ 1）電阻 1：RxR0R04284.94370.24327.344最新資料推薦Sn2.0格29134.70格R R0.3 4

10、370.2電阻箱的相對不確定度U CR0a%bM R00.1%0.0026 / 4370.2 0.1003%R0待測電阻的相對不確定度U cRx222U crelU cR0UcN20.1RxR0S0.001030.46%29134.70待測電阻的不確定度U cRx U crel Rx0.46%4327.3419.91待測電阻的阻值為Rx(4327.34 19.91)(P1)U crel0.46%（ 2）電阻 2：RxR0 R043.8 43.343.5n3.8格823格S0.2 43.3R R電阻箱的相對不確定度U CR0a%bM R00.1%0.002 6 / 43.30.00128R0待測

11、電阻的相對不確定度U cR x222U crelU cR0U cN20.1RxR0S0.001280.13%823待測電阻的不確定度U cRxU crel Rx0.13%43.50.1待測電阻的阻值Rx(43.50.1)U crel0.13%2.箱式電橋（ 1）電阻 1：(P1)待測電阻的阻值RxK R 0. 1 2 9 9 92 9 9. 905最新資料推薦由表 1 可知，當K=0.1 時，電橋的相對不確定度為0.2%待測電阻的不確定度為U cRxU crel Rx0.2%299.90.6待測電阻的阻值Rx(299.90.6)U crel0.2%（ 2）電阻 2：(P1)待測電阻的阻值RxK R00. 0 13 4 9 53 4. 9 5由表 1 可知，當 K =0.01 時，電橋的相對不確定度為0.5%待測電阻的不確定度U