電橋測電阻實驗報告

2021-03-03 20:48:13 字數 1813 閱讀 5849

1、 掌握惠斯通電橋測量電阻的原理及操作方法,理解單臂電橋測電阻的「三端」法接線的意義;

2、 掌握開爾文電橋測量電阻的原理及操作方法;

3、 熟悉綜合性電橋儀的使用方法及電橋比率和比率電阻的選擇原則。

電阻是電路的基本元件之一,電阻的測量是基本的電學測量。用伏安法測量電阻,雖然原理簡單,但有系統誤差。在需要精確測量阻值時,必須用惠斯通電橋,惠斯通電橋適宜於測量中值電阻(1~106ω)。

惠斯通電橋的原理如圖1所示。標準電阻r0、r1、r2和待測電阻rx連成四邊形,每一條邊稱為電橋的乙個臂。在對角a和c之間接電源e,在對角b和d之間接檢流計g。

因此電橋由4個臂、電源和檢流計三部分組成。當開關ke和kg接通後,各條支路中均有電流通過,檢流計支路起了溝通abc和adc兩條支路的作用,好象一座「橋」一樣,故稱為「電橋」。適當調節r0、r1和r2的大小,可以使橋上沒有電流通過,即通過檢流計的電流ig = 0,這時,b、d兩點的電勢相等。

電橋的這種狀態稱為平衡狀。

圖6-l 惠斯通電橋原理圖態。這時a、b之間的電勢差等於a、d之間的電勢差,b、c之間的電勢差等於d、c之間的電勢差。設abc支路和adc支路中的電流分別為i1和i2,由歐姆定律得

i1 rx = i2 r1

i1 r0 = i2 r2

兩式相除,得

1)(1)式稱為電橋的平衡條件。由(1)式得

2)即待測電阻rx等於r1 / r2與r0的乘積。通常將r1 / r2稱為比率臂,將r0稱為比較臂。

2.雙電橋測低電阻的原理

單電橋測幾歐姆的低電阻時,由於引線電阻和接觸電阻(約10-2~10-4ω),已經不可忽略,致使測量值誤差較大。改進辦法是將其中的低電阻橋臂改為四端接法,並增接一對高電阻(如圖2)。

改用四線接法後的等效電路為圖3。r1,r2串聯在電源迴路中,其影響可忽略。r3,r4接高電阻,其影響也可忽略。

實際的電路如圖2。

由電路方程解得

使r盡量小,並將兩對比率臂做成聯動機構,盡量使

則1、 單電橋測電阻資料記錄

1、 按照實驗電路圖接好電路,選取比率為1.00;

2、 連接待測電阻;

3、 然後調節電阻,使檢流計指零,記錄實驗資料;

4、 然後改變接入電阻,依次為單個,併聯,串聯,記錄資料;

5、 整理好實驗儀器;

6、 資料處理;

1、 測量四種方法的接入電阻的儀器誤差:

儀器誤差的計算公式為:

單電阻1:δ儀=1*(0.05%*75.59+0.2%*75.59)=0.189;

單電阻2:δ儀=1*(0.05%*73.83+0.2%*73.83)=0.184;

串聯電阻:δ儀=1*(0.05%*37.89+0.2%*37.89)=0.095;

併聯電阻:δ儀=1*(0.05%*149.37+0.2%*149.37)=0.448;

2、 計算出相對不確定度:

合成不確定度的計算公式為:

相對不確定度計算公式為:

則各電阻相對不確定度為:

單電阻1:

單電阻2:

串聯電阻:;

併聯電阻:

測量結果為:

r實=r±u

所以得到下表:

1、 電橋靈敏度與檢流計靈敏度成正比,檢流計靈敏度越高電橋的靈敏度也越高。

2、 電橋的靈敏度與電源電壓e成正比,為了提高電橋靈敏度可適當提高電源電壓。

3、 電橋靈敏度隨著四個橋臂上的電阻值的增大而減小。隨著的增大而減小。臂上的電阻值選得過大,將大大降低其靈敏度,臂上的電阻值相差太大,也會降低其靈敏度。

4、 還有一些也會造成實驗誤差,比如:電源電壓不太穩定;導線電阻不能完全忽略;檢流計沒有調好零點;檢流計靈敏度不夠高。

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