大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)——電橋法測(cè)電阻.ppt

電橋法測(cè)電阻 1 測(cè)電阻的方法 測(cè)電阻有許多種方法 如伏安法 歐姆表法等 它們多數(shù)都不同程度地受到電表精度和接入誤差的影響 但使用電橋法測(cè)電阻是一種比較法 上述影響比較小 只要標(biāo)準(zhǔn)電阻很精確 檢流計(jì)足夠靈敏 那么被測(cè)電阻的結(jié)果就有較高的準(zhǔn)確度 2 3 4 5 6 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1 了解惠斯通電橋測(cè)量電阻的原理 學(xué)會(huì)正確使用電橋測(cè)量電阻的方法 2 了解電橋靈敏度的概念 學(xué)習(xí)對(duì)測(cè)量電路系統(tǒng)誤差的簡(jiǎn)單校正 3 掌握箱式直流電橋的使用方法 7 實(shí)驗(yàn)儀器 為外接電源的輸人端鈕 內(nèi) G 外 為檢流計(jì)選擇端鈕 當(dāng) G 和 內(nèi) 由短路片連接時(shí) 則在 G 和 外 間需外接檢流計(jì) 在 G 和 外 短接時(shí) 本儀器內(nèi)置的檢流計(jì)已接人橋路之中 8 實(shí)驗(yàn)儀器 面板上的 B G 按鈕 前者用于接通電源 后者用于接通檢流計(jì)支路 在使用時(shí) B G 兩個(gè)電健要同時(shí)使用 但需先按下 B 再按下 G 斷開(kāi)時(shí)則先松開(kāi) G 再松開(kāi) B 以保護(hù)檢流計(jì) 9 實(shí)驗(yàn)原理 線(xiàn)路原理 K為電橋倍率 10 在測(cè)量時(shí) 要先知道Rx的估測(cè)值 本實(shí)驗(yàn)通過(guò)萬(wàn)用表測(cè)得 根據(jù)Rx的大小選擇合適的電橋倍率 把Rx調(diào)到估測(cè)值 再細(xì)調(diào) 使電橋平衡 利用惠斯通電橋測(cè)電阻 從根本上消除了采用其它方法時(shí) 由于電表接入而帶來(lái)的系統(tǒng)誤差 因而準(zhǔn)確度也就提高了 11 12 實(shí)驗(yàn)原理 電橋的靈敏度 上式是在電橋平衡的條件下推導(dǎo)出來(lái)的 而電橋是否平衡 實(shí)驗(yàn)上是看檢流計(jì)有無(wú)偏轉(zhuǎn)來(lái)判斷的 檢流計(jì)的靈敏度總是有限的 例如我們實(shí)驗(yàn)中所用的張絲式指針檢流計(jì) 指針偏轉(zhuǎn)1格所對(duì)應(yīng)的電流大約為10 6A 當(dāng)通過(guò)它的電流比10 7A還要小時(shí) 指針的偏轉(zhuǎn)小于0 1格 我們就很難覺(jué)察出來(lái) 假設(shè)電橋在R1 R2 1調(diào)到了平衡 則有Rx R0 這時(shí)若把R0改變一個(gè)量 R0 電橋就應(yīng)失去平衡 從而有電流Ig流過(guò)檢流計(jì) 但若Ig小到我們檢覺(jué)察不出來(lái)檢流計(jì)偏轉(zhuǎn)時(shí) 那么我們就會(huì)認(rèn)為電橋還是平衡的 因而得出Rx R0 R0 R0就是由于檢流計(jì)靈敏度不夠而帶來(lái)的測(cè)量誤差 Rx 為此 我們引入電橋靈敏度S的概念 它定義為 13 Rx是在電橋平衡后Rx的微小改變量 實(shí)際上待測(cè)電阻Rx是不能變的 在測(cè)S時(shí) 改變的是標(biāo)準(zhǔn)電阻R0 而 n是由于電橋偏離平衡而引起的檢流計(jì)的偏轉(zhuǎn)格數(shù) 它越大 說(shuō)明電橋越靈敏 帶來(lái)的誤差也就越小 電橋靈敏度的高低取決于電源電壓的高低 檢流計(jì)本身的靈敏度 四個(gè)橋臂的搭配以及橋路電阻的大小 因此 其并非固定值 14 電橋靈敏度的測(cè)量 在電橋平衡時(shí) 使R0改變 R0 而檢流計(jì)指針偏離零點(diǎn)0 2格 人眼能覺(jué)察到的的界限 實(shí)際測(cè)量中往往是采取在電橋平衡時(shí) R0改變某一值 R0 使指針偏離零點(diǎn)為2格 然后再取 15 實(shí)驗(yàn)原理 電橋的優(yōu)缺點(diǎn) 電橋的實(shí)質(zhì)是把未知電阻和標(biāo)準(zhǔn)電阻相比較 而制造較高精度的標(biāo)準(zhǔn)電阻并不困難 用電橋測(cè)電阻時(shí) 只要檢流計(jì)足夠靈敏 且選用標(biāo)準(zhǔn)電阻作為橋臂 待測(cè)值可以達(dá)到其它三臂的標(biāo)準(zhǔn)電阻具有的準(zhǔn)確度 電橋電路中的檢流計(jì)只用來(lái)判斷電流有無(wú) 并不需要提供讀數(shù) 所以選用的檢流計(jì)只要求有高的靈敏度 其它方面并無(wú)苛求 電橋的缺點(diǎn)主要是操作較煩 且不能測(cè)量非線(xiàn)性電阻 16 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 1 1 先用萬(wàn)能電表電阻檔粗測(cè)電阻的阻值 2 將電阻接到電橋上 根據(jù)電阻值選擇電橋的倍率和讀數(shù)旋鈕 比較臂R0 合適的比率將有4位有效數(shù)字的測(cè)量結(jié)果 也就是首位讀數(shù)旋鈕不為零 連接 G 和 外 短接 令電橋使用內(nèi)置的檢流計(jì)和內(nèi)置的電源 3 按下電源開(kāi)關(guān)按扭 B 使電橋通電 起初電橋處于非平衡狀態(tài) 點(diǎn)按檢流計(jì)按扭 G 可觀(guān)察到指針的偏轉(zhuǎn) 由偏轉(zhuǎn)方向 判斷讀數(shù)調(diào)節(jié)的增減方向 相應(yīng)調(diào)節(jié)最大的讀數(shù)旋鈕 使指針的偏轉(zhuǎn)幅度減少 17 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 2 4 仿步驟3 依照從大到小的次序 不斷調(diào)節(jié)電橋的讀數(shù)旋扭 逐漸使電橋上的檢流計(jì)指針指向零 5 最后 檢查平衡電橋的靈敏度 在電橋平衡時(shí) 改變讀數(shù)旋鈕的值 使檢流計(jì)指針偏移 n格 相應(yīng)的電阻值改變?yōu)?R0 計(jì)算電橋的靈敏度 18 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 3 6 依上方法 測(cè)量幾只阻值不同的電阻 7 根據(jù)下式估算測(cè)量的不確定度 19 參考表格 20 注意事項(xiàng) 箱式電橋使用時(shí) 電源接通時(shí)間均應(yīng)很短 即不能將B G兩按鈕同時(shí)長(zhǎng)時(shí)間按下 測(cè)量時(shí) 應(yīng)先按B后按G 斷開(kāi)時(shí) 必須先斷開(kāi)G后斷開(kāi)B 并養(yǎng)成習(xí)慣 箱式電橋所用電源的電壓大小請(qǐng)看清實(shí)驗(yàn)室提供的說(shuō)明書(shū)或資料 按規(guī)定取值 調(diào)節(jié)比較臂R0的四個(gè)電阻旋鈕時(shí) 應(yīng)由大到小 當(dāng)大阻值的旋鈕轉(zhuǎn)過(guò)一格 檢流計(jì)的指針從一