用惠斯通电桥测电阻
实验目的
(1) 掌握用惠斯通电桥测电阻的原理
(2) 正确应用复射式光点检流计
(3) 学会用QJ19型箱式电桥测电阻
实验方法原理
应用自组电桥和箱式电桥两种方法来测未知电阻Rx。
其原理如图示,其中R1、R2、R3是三个已知电阻与未知电阻Rx构成四个臂,调节R3,当Ucd =0时电桥平衡。即I1R1=I2R2, I1Rx=I2R3
。
实验步骤
(1) 自组电桥:
① 按图3-9-1连接电路,根据被测阻值范围恰当选择比例臂(在电阻箱上), 判断平衡指示仪用指针式检流计。
② 调整测定臂R3使其平衡,记下各臂阻值.逐一测得RX1、RX2、RX串,RX并。
(2) 箱式电桥:
① (按图3-9-3或箱式电桥仪器铭牌右上角的线路图接线,平衡指示仪用复射式光点检流计。
②参照书P95页
表格
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选取R1、R2两臂和电源电压,参照自组桥测试结果选取R3的初始值。
③ 对每个被测电阻通过不同的灵敏度分别进行粗细调平衡,并记录相应阻值。
数据处理
自组点桥数据 箱式电桥数据
RX1
RX2
RX串
RX并
RX1
RX2
RX串
RX并
R1/Ω
1500
3000
5000
1000
R1/R2
10
10
10
10
R2/Ω
1500
3000
5000
1000
R3/Ω
146.60
358.51
506.42
104.21
R3/Ω
1475.2
3592.0
5069.0
1042.8
RX/Ω
1466.0
3585.1
5064.2
1042.1
RX/Ω
1475.2
3592.0
5069.0
1042.8
数据处理:
(1) 自组电桥(a =0.1级) 由△R=
Ra/100 而U0.95=0.95△R
得:U1=0.95×
×1475.20.1÷100=2Ω
U2=0.95×
×3592.0×0.1/100=6Ω
U3=0.95×
×5069.0×0.1/100=8Ω
U4=0.95×
×1042.8×0.1/100=2Ω
测量结果:R1=(1475±2) Ω R2=(3592±6) Ω
R3=(5069±8) Ω R4=(1043±2) Ω
(2) 箱式电桥(a = 0.05级) 由△R=±a/100%(kR3+RN/10),
又U0.95=0.95△R
得:U=0.95×0.05/100×(10R3+1000/10)
∴U1=0.95×0.05/100×(10×146.60+100)=0.7Ω
U2=0.95×0.05/100×(10×358.51+100)=2Ω
U3=0.95×0.05/100×(10×506.42+100)=2Ω
U4=0.95×0.05/100×(10×104.21+100)=0.5Ω
测量结果: R1=(1466.0±0.7)Ω R2=(3585±2)Ω
R3=(5064±2)Ω R4=(1042.1±0.5)Ω
思考题
1.电桥由哪几部分组成? 电桥的平衡条件是什么?
答:由电源、开关、检流计桥臂电阻组成。
平衡条件是Rx=(R1/R2)R3
2.若待测电阻Rx的一 个头没接(或断头),电桥是否能调平衡?为什么?
答:不能,Rx没接(或断头),电路将变为右图所示,A、C及C、D间总有电流,所以电桥不能调平。
3.下列因素是否会使电桥误差增大?为什么?
(1) 电源电压不太稳定;由于电桥调平以后与电源电压无关,则电源电压不太稳定基本不会使电桥误差增大。(2) 检流计没有调好零点;若检流计没有调好零点,当其指针指零时检流计中电流不为零,即电桥没有达到平衡正态,此时的测量读数中将会含有较大误差甚至会出现错误读数;
(3) 检流计分度值大 ;检流计分度值大时会使电桥误差增大,因电桥的灵敏度与分度值成反比;
(4) 电源电压太低;电源电压太低会使电桥误差增大,因电桥的灵敏度与电源电压成正比;
(5) 导线电阻不能完全忽略;对高电阻不会,当被测电阻的阻值很高时导线电阻可以忽略。
4. 为了能更好地测准电阻 ,在自组电桥时,假如要测一个约1.2kΩ的电阻,应该考虑哪些因素?这些因素如何选取? 答:应考虑电源电压,比例臂的电阻值,检流计的分度值。电源电压取6V,R1,R2取1000Ω,检流计取1.5级µA表。
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