实验二十二用惠斯通电桥测中值电阻.doc

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1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流实验二十二用惠斯通电桥测中值电阻.精品文档.实验二十二 用直流电桥测中值电阻 直流电桥是一种利用比较法精确测量电阻的方法，也是电学中一种很基本的电路连接方式。直流电桥应用非常广泛，除精确测量电阻外，在各种传感器及测量仪器中还经常会用到非平衡电路。 一、实验目的 1掌握直流电桥的原理和特点 2掌握使用自组电桥测中值电阻的方法 3了解电桥电灵敏度的意义和提高灵敏度的几种途径 4了解电桥测量中系统误差及消除方法 二、 仪器与用具 直流稳压电源，电阻箱三个，检流计，待测电阻三个，滑线式变阻器，开关等 三、实验原理 1直流电桥的基本结构和平衡条件 电桥

2、结构如图22-1所示，四个电阻、和联成一个四边形，每一边称为电桥的一个臂；对角线、间连接电源，而在对角线、间连接检流计，用以比较这两点间电位，所谓“桥”就是指的这条对角线，当桥路两端、等电位时，中无电流通过，称之为“电桥平衡”，此时容易证明等式成立 (22.1) 这就是电桥的平衡条件，从平衡条件及电路的对称性可以归纳出平衡电桥的重要特点：两对角线可以互换；两对角线互相独立 图22-1电桥电路测未知电阻采用的是比较法，它通过可调标准电阻与待测电阻进行比较，用检流计示零来判断电桥平衡，通常称为比较臂，为待测臂，和为比例臂（叫倍率）,测量中只要知道电桥平衡时的和值，即可由(22.1)式算出待测电阻，

3、只要选用灵敏度足够的检流计和精确度较高的电阻作为，则的测量值可以达到和桥臂电阻相同的精确度 2电桥灵敏度及意义 在调节电桥使检流计示零时，若比较臂相对其平衡值有一微小偏离，则检流计上必有相应微小电流流过，当此电流(灵敏度的限制)小到检测不出来，我们仍会认为电桥是平衡的，从而得到其中就是由于电桥灵敏度不够带来的测量误差，为了定量分析测量误差与灵敏度的关系，可定义电桥灵敏度如下： (22.2) 式中是比较臂偏离平衡值时的相对改变量，是由此引起的检流计的偏转格数，考虑到各桥臂所处位置的对称性可以证明，改变任一桥臂电阻得到的电桥灵敏度相同，故反映了电桥对各个桥臂电阻相对变化的分辩能力,越大，电桥越灵敏

4、，由此引起的误差也就越小，理论和实践都证明，电桥的灵敏度与下面诸因素有关.与检流计的灵敏度成正比, 越大,电桥越不易平衡,电桥灵敏度越高；提高电源电压也可提高电桥灵敏度.(但要注意不超过电路元件所允许的额定功率)与检流计内阻有关. 图22-2越小,灵敏度越高.与电源内阻和与其串联的限流电阻有关, 越大,电桥灵敏度越低.与检流计和电源的接法有关,A、B间接电源C、D间接检流计与A、B间接检流计C、D间接电源两种情况，电桥具有不同的灵敏度。 3桥臂电阻对测量产生的误差及消除方法 由于电阻的真实值与标称值的差异，使得比例臂和比较臂示值与实际值产生偏离，由此产生的误差在最不利的条件下估计为 Rx/ R

5、x=R/R1+R2/ R2 +R/R0 (22.3) 式中R1、R2和R0均为允许基本误差 只要倍率C合适，并选用较高准确度级别的电阻箱作为R0去测量，用交换R0和Rx的方法测量，将交换前后两次的测量值Rx1、Rx2求几何平均值，就可获得较高精度的结果 用电桥测电阻，测量结果的精度除受到桥臂电阻精确度的影响外，电桥灵敏度也是测量误差的来源之一，另外，还存在由检流计“零点偏离”引起的系统误差，这些误差都可以用适当方法来消除或减小 四、实验内容 1、用万用电表粗测待测电阻阻值2、按图22-2连接电路，比较臂R0最好选ZX-21型电阻箱，滑线式变阻器是限流保护电阻，测量时，起始值应置最大处，在调节电

6、桥达粗平衡以后，应逐渐减小它们的阻值 3、合上各开关，观察G的偏转情况。调使G指零；再逐渐减小，再调使G指零，直到减小为零，调使G指零，就可读数。此时 ； ；= ；改变电源极性，再调，使G指零，再测，此时 。4、测电桥的灵敏度S电桥调平衡后，使增大5，检流计指针偏格（小格）；再使减小5，检流计指针偏转格。则，。其中，检流计偏转的分辨率，取0.20.5格。5、交换，重复上述测量，以消除桥臂电阻不准带来的系统误差，计算。的几何平均值为， 注：电源电压一般取10伏。 五、思考与问答 1中学里常用的滑线式惠斯通电桥，平衡时满足的条件是什么?当滑动触头位于何处电桥的测量精度最高?试证明你的结论 2在电桥的调节过程中，不论R0为何值，G的指针始终偏向一边，这说明什么问题? 应作怎样的调整，才能使电桥达到平衡。 3自组电桥、箱式电桥测量中，比例臂选取的原则是什么? 4用电桥测定电表内阻时要特别注意什么问题?测量线路应如何设计?如果没有检流计，还能用电桥来测量电表内阻吗?为什么? 5如果测量电阻要求误差小于万分之五，所用电桥的灵敏度至少应该多大? 6电桥灵敏度是什么意思？提高电桥灵敏度有哪些途径？同时要注意什么问题? 怎样测它？