惠斯登电桥测电阻.docx
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1、实验十五 惠斯登电桥测电阻【预习思考题】1 .电桥法测量电阻是一种比较精确的方法,在测量前最好先用其它方法(如万用表)粗测 被测电阻的大小,这样做的目的是什么?2 .惠斯登电桥主要是由哪几部分组成的?它的平衡条件是什么?3 .滑线电桥中的滑线变阻器起什么作用?实验中应怎样正确使用?电桥是电磁学基本测量仪器之一,具有测试灵敏、精确度高等特点。它不仅可以用来测 量电阻、电容和电感等电学量,还能通过转换测量测出其它非电学量,如温度、压力、频率 等。电桥有多种类型,根据激励电源的性质不同,可把电桥分为直流电桥和交流电桥;根据 结构不同,可分为单电桥、双电桥和单双电桥;根据电桥工作时是否平衡来区分,可分
2、为 平衡电桥和非平衡电桥,其中,平衡电桥用于测量电阻、电容和电感,而非平衡电桥在传感 技术和非电量测量技术中广泛用于测量信号的转换。惠斯登电桥是直流、单臂、平衡式电桥, 是电桥中最基本的一种,适合于精确测量中等阻值(11()6。)的电阻。与其它测量电阻的 方法相比,惠斯登电桥测电阻具有操作简单、读数方便、准确度高、对电源的稳定性要求不 高等优点。【实验目的】1 .掌握惠斯登电桥基本原理,了解桥式电路的特点;2 .根据电桥线路,掌握使用滑线式电桥和用电阻箱自组单臂电桥测量电阻的方法;3 .学会箱式电桥的使用方法;4 .掌握交换法消除误差的实验方法;5 . 了解影响电桥灵敏度的因素及误差来源,学习
3、对测量电路系统误差的简单校正。【实验仪器】滑线式惠斯登电桥,箱式电桥,直流稳压电源,检流计,滑线变阻器,待测电阻,标准 电阻箱,双刀双掷开关,导线若干。【实验原理】1 .电桥的工作原理(1)惠斯登电桥1843年,英国科学家惠斯登最早用电桥电路测量电阻,因此称他所用的电路为惠斯登电 桥,它的电路原理如图1所示。待测电阻尺和三个已知电阻凡、及凡构成一个闭合的环路ABCD,将电阻飞、此、 &和段称为电桥的四个“桥臂”。A、C两点接工作电源,B、D两点接平衡指示器一一通 常选取的是检流计G。将检流计G所在的这条支路称为ABC和ADC两条并联支路的“桥”,用 于比较B、D两点的电位。通过调节电阻与、此和
4、凡,可以使流过“桥”的电流人为零, 即检流计G指针指零,此时B点与D点的电位相等,电桥达到“平衡”。图1惠斯登电桥的电路原理图电桥平衡时,各桥臂电阻上的电压降满足如下关系:,禺=1小0因为检流计G中电流为零,有人=/2,式中K= %,称为比率。凡称为比较臂。式(1)或式(2)称为电桥的平衡条件。可见,当电桥达到平衡时,桥臂上的四个电阻 之间存在满足式(1)的一个非常简单的关系。此时,不论流经桥臂的电流大小如何变化,都不会影响这个关系。测量时,若使用准确度较高的标准电阻箱作为与、氏2和尺0,并且选用灵敏度较高的检流计来判定电桥的平衡,由电桥法测得的勺的值将比用伏安法所测量的值要精确得多。实验室常
5、用的惠斯登电桥两种,即滑线式和箱式。前者结构简单、原理清晰;后者结构 复杂,但使用方便。(2)滑线式电桥滑线式电桥的实验线路如图2所示。以一个米尺为底板,在A、C两端间接入长为/的均匀电阻丝,D点为一个可以自由滑动的压触电键。由于D点可将电阻丝分为乙和乙两段(乙+/2=/),就相当于图1中的与和A2,由此构成了电桥的两个桥臂。若电阻丝是均 匀的,则根据电阻的定义可知,曷与此的比值就等于4与4的比值,即:R?当电桥平衡时(即检流计G指针指零时),得:(3)箱式电桥箱式电桥有多种型号,本实验中将以QJ23型箱式电桥为例,介绍该型号电桥的使用。 由于该类仪器自带工作电源和检流计,所以实验时不需外接电
6、源和检流计。QJ23型箱式电桥的面板如图3所示。91054321图3 QJ23型电桥面板图1待测电阻段接线柱;2检流计按钮开关G;3电源按钮开关;4检流计;5检流计调零旋钮; 6G外接:这里可外接灵敏度更高的检流计,若用短路金属片接在这两个接线柱之间则表示使用内附检流 计;7G内接:若用短路金属片接在这两个接线柱之间,则内附检流计被短路。用外接检流计时或电桥使 用完毕后,都应将短路金属片接在这两个接线柱之间,使内附检流计短路;8外接电源接线柱,若只用该 电桥的内部电源,则应将短路金属片接在这两个接线柱之间;9比率.,即电桥电路中&/6的值,直接刻 在转盘上;10一比较臂,即电桥电路中的R。使用
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