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用惠斯登电桥测电阻

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【实验目的】

★基本要求 ◆提高要求
1、掌握基本电路的连接规范;
2、掌握电桥原理并学会组装和使用电桥;
3、掌握调整电桥平衡的基本技能;
4、能正确使用滑线变阻器、电阻箱和检流计等;
5、了解电桥灵敏度及其测量方法;
6、理解电桥比例系数的选择依据;
7、掌握箱式淀桥的结构原理。

1、学习排除简单线路故障的方法;
2、设计电桥法测二极管租压特性的实验方案。
3、设计电桥法测表头内阻的实验方案。

【实验仪器】

电阻箱,滑线变阻器,检流计,干电池,箱式惠斯登电桥,稳压电源,万用表,电键,导线等。

【实验原理】

在测量电阻及其它电学实验时,经常会用到一种叫惠斯登电桥的电路,很多人认为这种电桥是惠斯发明的,其实,这是一个误会,这种电桥是由英国发明家克里斯蒂在1833年发明的,但是由于惠斯登第一个用它来测量电阻,所以人们习惯上就把这种电桥称作了惠斯登电桥。

电桥电路如图所示,BD为桥路。当B、D点等电势时,电桥平衡,即桥路中检流计不发生偏转。此时可以推得:

同时,我们定义电桥的灵敏度为,其中为电桥平衡后,

比较臂电阻的变动值;为检流计偏离平衡位置的格数。

一般我们可以采取减小电阻的阻值来提高灵敏度。同时,适当减小电源

电阻和比较臂电阻都有利于提高灵敏度。

【实验步骤】

(1)按电路图12-3接好实验线路。注意掌握分块接线要领。

(2)调整电桥平衡,记录数据。(注意电阻箱的读数,精确到0.1Ω)

(3)为了消除系统误差,对调的位置,比例臂不变,重新调节电桥平衡并记录数据。

(4)电桥平衡时改变的值,记下检流计的偏转格数,由灵敏度公式计算电桥灵敏度。

【数据记录和处理】

1

2

5

10

20

  (Ω)

         

  (Ω)

         

  (Ω)

         

计算被测电阻平均值:

平均值的标准偏差:

(误差用进位法取值)

测量结果表达标准形式:

【思考与讨论】

1.在图12-3中各起什么作用?是否会影响电桥平衡?

答: 都不会影响电桥平衡,但它们都会影响电桥的灵敏度,

同时还起保护检流计的作用。

3.在图12-1中,已知

(内阻可以忽略),一只内阻

电流灵敏度为的指针式检流计接在B、D两点。

试求:(1)B、D间的等效电压;(2)电桥不平衡引起的的检流计偏转为多大?(3)若将电源和检流计位置互换,这时不平衡电流多大?(4)检流计与电源互换后,电桥哪个灵敏度高?

解:(1)B点电势为


D点电势为


B、D间的等效电压为


(2)B、D间桥路的电流为



(3)电源和检流计调换后,桥路由BD变成AC,
A点电势为
C点电势为
A、C间桥路的电流为


(4)由上面计算可知,交换前灵敏度高。同样的电桥不平衡,可前一种情况检流计偏转要大得多,也就是所电桥不平衡现象要明显得多,所以第一种情况电桥灵敏度高。